Tìm hiểu thiết bị hồi nhiệt
Thiết bị hồi nhiệt có nhiều dạng khác nhau nhưng đều chung nguyên tắc là một thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng, trong đó hơi từ thiết bị bay hơi về máy nén đi phía ngoài ống xoắn, lỏng từ thiết bị ngưng tụ hay bình chứa cao áp đi trong ống xoắn. Để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt, có thể tăng diện tích trao đổi nhiệt bằng cách bố trí nhiều tầng ống xoắn phía trong.
Vị trí và chức năng
Vị trí
- Giữa thiết bị bay hơi và máy nén: Nơi đây, thiết bị hồi nhiệt giúp thu hồi nhiệt từ môi chất lạnh trước khi nó vào máy nén.
- Giữa thiết bị ngưng tụ và van tiết lưu: Tại vị trí này, thiết bị hồi nhiệt làm quá lạnh lỏng môi chất sau khi ngưng tụ trước khi đi vào van tiết lưu.
Chức năng của thiết bị hồi nhiệt
Làm quá lạnh lỏng môi chất: Thiết bị hồi nhiệt có nhiệm vụ làm quá lạnh lỏng môi chất sau khi ngưng tụ tại thiết bị ngưng tụ hoặc bình chứa cao áp. Quá trình này giúp giảm nhiệt độ của môi chất trước khi nó đi vào van tiết lưu, từ đó tăng hiệu suất làm lạnh.
Làm quá nhiệt môi chất lạnh: Đồng thời, thiết bị cũng làm quá nhiệt cho môi chất lạnh từ thiết bị bay hơi trước khi đưa vào máy nén. Điều này giúp đảm bảo rằng môi chất vào máy nén ở trạng thái hơi hoàn toàn, tránh hiện tượng ngập lỏng.
Tăng năng suất lạnh riêng: Bằng cách tối ưu hóa quá trình làm lạnh và làm nóng, thiết bị hồi nhiệt giúp tăng năng suất lạnh riêng của chu trình nhiệt động trong hệ thống lạnh.
Giảm thời gian làm lạnh: Thiết bị hồi nhiệt góp phần giảm thời gian cần thiết để đạt được nhiệt độ mong muốn trong hệ thống, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho quá trình sản xuất.
An toàn cho hệ thống: Thiết bị hồi nhiệt giúp hệ thống hoạt động an toàn hơn bằng cách ngăn chặn tình trạng máy nén bị ngập lỏng, bảo vệ các chi tiết bên trong máy nén khỏi hư hỏng do áp lực hoặc nhiệt độ không ổn định.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Cấu tạo
- (1) – Đường môi chất lạnh từ thiết bị ngưng tụ hay bình chứa cao áp đến.
- (2) – Đường môi chất lạnh tới van tiết lưu
- (3) – Đường môi chất lạnh từ thiết bị bay hơi tới
- (4) – Đường môi chất lạnh về máy nén.
Nguyên lí
Thiết bị hồi nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt giữa hai môi trường, giúp thu hồi lượng nhiệt dư thừa từ một môi trường sang môi trường khác, từ đó tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
1. Thu nhận nhiệt:
- Môi chất lạnh từ thiết bị ngưng tụ hoặc bình chứa cao áp (1) đi vào thiết bị hồi nhiệt. Đây là môi chất có nhiệt độ thấp hơn so với hơi môi chất lạnh từ thiết bị bay hơi.
- Đồng thời, môi chất lạnh ở trạng thái hơi từ thiết bị bay hơi (3) cũng đi vào thiết bị hồi nhiệt, nhưng đi theo một đường riêng, không trộn lẫn với môi chất lỏng.
2. Trao đổi nhiệt:
- Tại thiết bị hồi nhiệt, môi chất lỏng từ thiết bị ngưng tụ (1) đi trong ống xoắn, trong khi môi chất lạnh dạng hơi từ thiết bị bay hơi (3) di chuyển bên ngoài ống xoắn.
- Quá trình trao đổi nhiệt ngược dòng diễn ra, giúp môi chất lỏng từ thiết bị ngưng tụ nhận nhiệt từ hơi môi chất lạnh, từ đó làm giảm nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi tới van tiết lưu (2).
- Hơi môi chất từ thiết bị bay hơi sau khi trao đổi nhiệt sẽ làm ấm và sau đó được đưa về máy nén (4), giúp tăng hiệu suất nén.
3. Tái sử dụng nhiệt:
- Môi chất lỏng sau khi trao đổi nhiệt và giảm nhiệt độ được dẫn tới van tiết lưu (2), sẵn sàng cho quá trình giãn nở và làm lạnh tại thiết bị bay hơi.
- Hơi môi chất sau khi đã trao đổi nhiệt và được làm ấm sẽ quay về máy nén (4), giảm tải cho quá trình nén và tiết kiệm năng lượng.
*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng
