Tìm hiểu thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh
Thiết bị ngưng tụ (dàn nóng kho lạnh/unit condenser) cũng là một trong những thiết bị chính rất quan trọng trong hệ thống lạnh, nhiệm vụ của nó thải nhiệt ra ngoài môi trường bằng môi trường làm mát (nước, không khí, hỗn hợp vừa nước vừa không khí).
Vai trò
- Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng.
- Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng.
- Công nén tăng, mô tơ có thể quá tải
- Độ an toàn giảm do áp suất phía cao áp tăng, rơ le HP có thể tác động ngừng máy nén, van an toàn có thể hoạt động.
- Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến dầu bôi trơn như cháy dầu.
Nguyên lí hoạt động
Môi chất lạnh sau khi máy nén nén lên đưa về thiết bị ngưng tụ tại đây nó thải nhiệt cho môi trường làm mát thực hiện quá trình ngưng tụ đẳng áp Pk = const, chuyển đổi pha từ pha hơi sang pha lỏng, môi chất lạnh sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ ở trạng thái nằm trên đường X = 1 (đường bão hoà lỏng) hoặc nằm trong vùng lỏng ở trạng thái quá lạnh tùy theo thiết kế của thiết bị ngưng tụ.
Ba loại chính
Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước
Thiết bị này có hai loại đó thiết bị kiểu nằm ngang và kiểu đứng thẳng.
1. Nắp chia đường nước; 2. Vỏ bình; 3. ống trao đổi nhiệt; 4. Đường cân bằng cao áp; 5. ống chỉ mức lỏng; 6. Ống hơi môi chất vào bình ngưng; 7. Áp kế; 8. Van an toàn; 9. Van xả khí đường nước; 10. Ống lắp nhiệt kế 11. Van xả đáy đường nước; 12 ống dẫn lỏng môi chất đi; 13. Van xả dầu; 14. Bầu gom dầu.
Đây là thiết bị ngưng tụ kiểu thẳng đứng, nước chảy trong ống theo chế độ chảy màng, nhờ có các núm tạo xoáy nên nước phân bố đều cho các ống trao đổi nhiệt và chảy xoáy theo ống từ trên ruộng. Bình ngưng thẳng đứng dùng cho các hệ thống lạnh lớn, được đặt ở ngoài trời.
Ngoài ra, còn có thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước kiểu ống lồng ống, trong công nghiệp thiết bị này cũng được sử dụng rất nhiều.
Thiết bị ngưng tụ làm mát hỗn hợp
Thiết bị ngưng tụ làm mát hỗn hợp vừa nước vừa không khí: trong đó không khí có thể đối lưu cưỡng bức hoặc cũng có thể đối lưu tự nhiên.
a) Không khí đối lưu tự nhiên; b) Không khí đối lưu cưỡng bức
Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí
Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí là một phần quan trọng trong hệ thống lạnh, thường được sử dụng cho các hệ thống có công suất trung bình và nhỏ. Dưới đây là một số thông tin chi tiết về loại thiết bị này:
Đặc điểm của thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí
- Phương thức làm mát: Thiết bị này có thể sử dụng không khí đối lưu cưỡng bức (bằng quạt) hoặc đối lưu tự nhiên để làm mát môi chất lạnh. Tuy nhiên, khả năng làm mát bằng không khí thường kém hơn so với các thiết bị ngưng tụ sử dụng nước.
- Kích thước và công suất: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí thường chỉ thích hợp cho các hệ thống lạnh có công suất nhỏ và trung bình. Khi áp dụng cho hệ thống lớn, thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh và chiếm nhiều diện tích mặt bằng.
Quá trình ngưng tụ
Quá trình ngưng tụ trong thiết bị này diễn ra qua ba giai đoạn cơ bản:
- Giai đoạn làm mát hơi quá nhiệt: Hơi môi chất lạnh từ máy nén được làm mát từ nhiệt độ cuối tầm nén về nhiệt độ ngưng tụ (Tk), chuyển đổi thành trạng thái bão hòa khô (x=1) trong điều kiện đẳng áp.
- Giai đoạn ngưng tụ: Môi chất lạnh bão hòa khô chuyển đổi pha từ hơi sang lỏng (x=0) trong điều kiện đẳng áp và đẳng nhiệt (Pk = const; Tk = const).
- Giai đoạn làm quá lạnh: Nếu có, giai đoạn này giảm nhiệt độ của môi chất lạnh từ nhiệt độ ngưng tụ Tk xuống nhiệt độ quá lạnh Tql (Tk > Tql). Giai đoạn này có thể không có trong một số hệ thống lạnh công nghiệp, nhưng nếu có, nó sẽ giúp tăng năng suất riêng của chu trình lạnh.
Ưu điểm:
- Tiết kiệm chi phí điện nước.
- Bảo trì thuận tiện và tỷ lệ hư hỏng thấp.
- Không cần hệ thống ống dẫn nước phức tạp.
Nhược điểm:
- Hiệu suất làm mát kém hơn so với thiết bị sử dụng nước.
- Kích thước lớn khi áp dụng cho hệ thống công suất lớn.
- Cần chú ý đến vị trí lắp đặt để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động.
*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng
