Bình xả khí không ngưng: vai trò, cấu tạo, nguyên lí, cách xả khí

Thiết bị xả khí không ngưng, hay còn gọi là xả khí tạp, là bộ phận quan trọng trong hệ thống lạnh, có chức năng loại bỏ khí không ngưng (khí tạp) ra khỏi hệ thống, giúp duy trì hiệu quả làm lạnh và bảo vệ các thiết bị khác.

Vai trò bình tách khí không ngưng

Khi để lọt khí không ngưng vào bên trong hệ thống lạnh, hiệu quả làm việc và độ an toàn của hệ thống lạnh giảm rõ rệt, các thông số vận hành có xu hướng kém hơn, cụ thể:

• Áp suất và nhiệt độ ngưng tụ tăng.
• Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng.
• Năng suất lạnh giảm.

Vì vậy nhiệm vụ của bình là tách các khí không ngưng trong hệ thống lạnh xả bỏ ra bên ngoài để nâng cao hiệu quả làm việc, độ an toàn của hệ thống, đồng thời tránh không được xả lẫn môi chất ra bên ngoài.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hầu hết các bình tách khí không ngưng đều hoạt động dựa trên nguyên tắc là làm lạnh hỗn hợp khí không ngưng có lẫn hơi môi chất để ngưng tụ hết môi chất, trước khi xả khí ra bên ngoài.

    1.  Nối van an toàn và đồng hồ áp suất; 2. Khí không ngưng ra; 3. Gaz ra; 4. Hỗn hợp hơi và khí không ngưng vào; 5. Lỏng tiết lưu vào; 6. Gaz lỏng ra và xả đáy; 7. Ống xoắn trao đổi nhiệt làm lạnh bình.

Khí không ngưng thường tập trung nhiều nhất ở thiết bị ngưng tụ. Khi dòng môi chất đến thiết bị ngưng tụ, hơi môi chất được ngưng tụ và chảy về bình chứa cao áp. Phần lớn khí không ngưng tích tụ tại thiết bị ngưng tụ, tuy nhiên vẫn còn lẫn rất nhiều môi chất lạnh chưa được ngưng hết. Vì vậy người ta chuyển hỗn hợp khí đó đến bình tách khí không ngưng, tiếp tục được làm lạnh ở nhiệt độ thấp hơn để ngưng tụ hết môi chất lạnh. Khí không ngưng sau đó được xả ra bên ngoài. 

Phương pháp xả khí

Xả khí trực tiếp theo phương pháp thủ công

Xả khí từ máy nén

Sau khi sửa chữa, lắp ráp máy nén có thể tiến hành xả khí trực tiếp từ máy nén nhờ van xả khí tạp bên dưới van chặn nén. Với những hệ thống kín thì chỉ tiến hành xả được khi tiến hành sửa chữa, lắp ráp, không thể xả trong giai đoạn vận hành.

Các bước thực hiện

• • Đóng van chặn hút, van chặn nén
  • Mở van by-pass thông giữa buồng hút và nén
  • Khởi động máy nén
  • Mở van xả khí ở máy nén
  • Sau đó, đóng van by-pass để xả khí triệt để hơn. Đóng van xả khí và ngưng máy khi hết khí thoát ra

Xả khí trực tiếp từ dàn ngưng

• • Với các hệ thống máy lạnh gas amoniac dàn ngưng kiểu xối thì có thể xả khí tạp từ dàn ngưng bằng cách nối ống nhựa từ van xả khí đến thùng nước  hay bể nước ngưng, mở van xả khí.
  • Với hệ thống gas freon xả trực tiếp từ bình cao áp. Ở các hệ thống có bình chứa cao áp chung với bình ngưng thì xả khí tạp từ van nhỏ đặt trên mặt bình ngưng và chứa hỗn hợp.

Các bước tiến hành:

• • Ngừng máy nén sau khi chạy rút gas
  • Tiếp tục vận hành bơm nước xối vào dàn ngưng
  • Đóng van dịch, van cân bằng từ dàn ngưng đến bình chứa
  • Mở van xả cho đến khi xả hết khí tạp

Xả khí gián tiếp theo phương pháp thủ công

Có thể tiến hành xả liên tục hoặc gián đoạn

• Tách khí liên tục xả gián đoạn: Trong quá trình vận hành mở các van 1, 3, 4 để bình tách khí luôn lạnh tách riêng hỗn hợp khí và tác nhân lạnh. Các van còn lại ở trạng thái đóng nhưng van chặn của van an toàn và áp kế luôn mở từ khi đưa hệ thống vào hoạt động. Hỗn hợp được tách làm hai pha, dịch lỏng có áp suất cao chảy về bình chứa cao áp qua van một chiều, quá trình chảy này nhờ sự chênh lệch về áp suất thủy tĩnh.
• Tách khí gián đoạn: Bình tách khí chỉ làm việc khi nào hệ thống có hiện tượng lẫn khí tạp nhiều. vận hành mở các van như trường hợp tách khí liên tục. Tách khí gián đoạn tiện lợi rất nhiều cho những hệ thống có độ kín cao, nó giảm tổn thất nhiệt ở thiết bị tách khí và trên đường ống.

Xả khí gián tiếp theo phương pháp tự động

Khi hệ thống có khí tạp, áp suất bình tách khí tăng. Bộ cảm biến so sánh khi đó so sánh hiệu áp suất để quyết định mở van điện từ xả khí ra ngoài. Trên đường ống xả khí cần lắp van tiết lưu giảm áp để khí tạp từ từ thoát ra. Hệ thống xả khí giản tiếp bằng phương pháp tự động chỉ sử dụng cho môi chất amoniac.

Tìm hiểu thêm

Nguyên nhân lọt khí không ngưng

Những nguyên nhân xuất hiện khí không ngưng trong hệ thống lạnh: 

• Do trước khi nạp môi chất lạnh vào hệ thống thì quá trình hút chân không không kỹ, không khí còn sót lại trong hệ thống.
• Hoặc do ở hệ thống hai cấp nén chạy cho tủ cấp đông và yêu cầu nhiệt độ lạnh đông nhỏ hơn -40°c lúc này áp suất bay hơi là áp suất chân không, vì thể khả năng không khí bên ngoài có áp suất khí quyển lọt vào hệ thống rất cao và sẽ tạo ra khí không ngưng; 
• Hoặc cũng có thể môi chất lạnh và dầu môi trơn hoạt động trong hệ thống lạnh một thời gian dài sẽ biến chất, tạo thành các chất cao phân tử ở thể hơi, tạo thành các chất khác ở thể hơi có tính chất nhiệt động thay đổi hoàn toàn, …v.v các hợp chất này không ngưng tụ được ở điều kiện nhiệt độ ngưng tụ I_k và áp suất ngưng tụ P_k.
• Rò rỉ ở phía hạ áp. Phía hạ áp trong nhiều trường hợp có áp suất chân không, nên khi có vết rò không khí bên ngoài sẽ lọt vào bên trong hệ thống.

Dấu hiệu nhận biết

Khi hệ thống lạnh làm việc thì áp suất ngưng tụ tăng dần, đồng hồ áp kế cao áp không ổn định dao động qua lại xung quanh giá trị thực của chúng.

Tại sao phải xả khí không ngưng

Do khi khí không ngưng tồn tại trong hệ thống, tại thiết bị ngưng tụ nó sẽ tách ra khỏi môi chất lạnh tạo ra một lớp trở nhiệt cho thiết bị ngưng tụ, làm cho quá trình trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ kém đi, kết quả làm cho áp suất ngưng tụ tăng, nhiệt độ ngưng tụ tăng, đôi khi môi chất lạnh không thể thải nhiệt cho môi trường làm mát để ngưng tụ được.

Mặt khác khi áp suất ngưng tụ P_k tăng dẫn đến tỷ số nén β= P_k/P_o tăng, dòng điện qua động cơ máy nén lạnh tăng, nhiệt độ cuối tầm nén tăng, cuối cùng gây hiện tượng quá tải cho động cơ và hệ thống ngừng hoạt động bởi các thiết bị bảo vệ.

Nếu khí không ngưng là không khí ẩm lọt vào hệ thống, do nó không ngưng tụ được ở thiết bị ngưng tụ, nó theo môi chất lạnh tới van tiết lưu tại đây do hạ nhiệt độ xuống đột ngột, hơi ẩm sẽ đóng băng làm tắc nghẽn quá trình tiết lưu, dẫn đến hệ thống không thể hoạt động được. 

Khí không ngưng tồn tại trong hệ thống sẽ làm cho hệ thống lạnh làm việc kém hiệu quả, thời gian làm việc của hệ thống kéo dài nhưng không thể hạ được nhiệt độ như mong muốn, mặt khác dòng điện qua động cơ máy nén lạnh tăng, tiêu hao điện năng lớn, không có hiệu quả về mặt kinh tế.