Tìm hiểu vật liệu hút ẩm trong kho lạnh

Hệ thống máy lạnh có độ ẩm không khí cao tạo nên hiện tượng ngưng tụ hơi nước thì sẽ rất dễ làm hư hỏng các máy móc và linh kiện bên trong. Để ngăn chặn hiện tượng ngưng đọng nước và các chất khí độc cũng như axit và các chất lạ xuất hiện trong quá trình hoạt động, vật liệu hút ẩm chuyên dụng đã ra đời.

Nhiệm vụ chính

Vật liệu hút ẩm trong hệ thống lạnh có các nhiệm vụ chính sau:

• Hút ẩm và giữ lại các axit, các chất lạ có hại sinh ra trong quá trình vận hành máy lạnh, “sấy khô” môi chất lạnh, loại trừ tác hại của ẩm trong hệ thống lạnh có thể gây ra cho dầu bôi trơn và chi tiết máy cũng như thiết bị. 
• Chống tắc ẩm trong hệ thống lạnh Freon.

Yêu cầu đối với vật liệu hút ẩm

Căn cứ vào chức năng của vật liệu hút ẩm trong hệ thống lạnh, các vật liệu hút ẩm phải đáp ứng các yêu cầu sau: 

• Có khả năng hút ẩm cao tính theo lượng ẩm hút được trên một đơn vị khối lượng ngay ở áp suất riêng hơi nước thấp.
• Có khả năng hút được các loại axit và khí lạ có hại sinh ra trong quá trình vận hành hệ thống lạnh.
• Khả năng hút ẩm và các sản phẩm có hại không phụ thuộc vào nhiệt độ trong phạm vi nhiệt độ vận hành.
• Có khả năng tái sinh dễ dàng nhờ nhiệt hoặc hóa chất.
• Không tác dụng với môi chất lạnh, dầu bôi trơn, ẩm và các sản phẩm phụ cũng như vật liệu chế tạo máy vô cơ và hữu cơ để tạo ra các hoá chất có hại khác.
• Không làm chất xúc tác cho các phản ứng có hại trong hệ thống lạnh.
• Có hình dáng cố định, không bị tơi rã cuốn theo môi chất lạnh làm tắc bộ phận tiết lưu và các đường ống.
• Rẻ tiền, dễ kiếm.

Nguyên tắc hút ẩm

Tác dụng hút ẩm dựa trên ba nguyên tắc sau:

• Liên kết cơ học với ẩm gọi là quá trình hấp phụ ẩm.
• Liên kết hóa học với hơi nước tạo ra các tinh thể ngậm nước hoặc các hydrat gọi là quá trình hấp thụ.
• Phản ứng hóa học với nước tạo ra các chất mới

Bảng dưới đây sẽ giới thiệu một số vật liệu hút ẩm dựa trên ba nguyên tắc hút ẩm đã nêu, khả năng và phạm vi ứng dụng của nó trong kĩ thuật lạnh.

Một số vật liệu hút ẩm thường dùng

Zelôit silicat 

Zelôit dùng trong hệ thống lạnh có công thức Na₁₂(AlO₂)₁₂(SiO₂)₁₂, kí hiệu là 4A hay A4 dùng cho môi chất freon R12 và R22. Hiện nay người ta có thể chế tạo được các loại zelôit có diện tích bề mặt lớn đến 800m²/g với kích 37 thước lỗ 4°A . Khi thay thế Na bằng Kali (K) hoặc canxi (Ca) có thể chế tạo được zeolit đường kính lỗ từ 3°A đến 9°A.

Zelôit có khả năng hấp phụ ẩm rất tốt và ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, vì vậy nó được dùng nhiều để hút ẩm trong các hệ thống lạnh frêon. Khả năng hấp phụ của nó lớn gấp 5 lần sillicagel. Các phin sấy zelôit có thể đặt ngay cạnh máy nén, dàn ngưng hay bình chứa cao áp mà không sợ nhiệt độ cao. 

Về nguyên tắc, khi đã bão hòa zelôit có thể được tái sinh phục hồi khả năng hút ẩm bằng cách gia nhiệt tới nhiệt độ 450 – 500°C. Tuy nhiên, thực tế là các zelôit đã làm việc trong hệ thống lạnh thường đã bị nhiễm bẩn và dầu nên việc tái sinh là ít hiệu quả. Vì vậy, không nên tái sinh phin sấy cũ mà nên thay mới khi cần. 

Silicagel SiO₂

Cùng với zelôit, silicagel là chất rắn hấp phụ ẩm có thể dùng cho các hệ thống lạnh frêon. Silicagel là SiO₂ ở dạng xốp không định hình, kích thước lỗ không cố định, diện tích riêng bề mặt khoảng 500m²/g. 

Khả năng hấp phụ của silicagel giảm ngay từ khi nhiệt độ tăng đến 40 – 50°C. Vì thế không bố trí phin sấy silicagel gần các thiết bị có nhiệt độ cao như máy nén, dàn ngưng hay bình chứa cao áp. Khả năng hấp phụ của silicagel có thể được tái sinh nếu sấy nó ở nhiệt độ 120 đến 200°C trong vòng 12 giờ. Tuy vậy, cũng như đối với zelôit, hiệu quả tái sinh silicagel rất hạn chế, nên thay phin sấy mới khi cần thiết. 

Vật liệu hút ẩm khác

Đất sét hoạt tính cũng có cấu trúc tương tự, có khả năng hút ẩm, các loại axit, bazơ và các chất lạ hình thành trong quá trình vận hành máy lạnh như CO₂, NH₃, SO₂, H₂S và hydrocacbon. Hiện nay người ta đang nghiên cứu để sử dụng đất sét hoạt tính làm chất chống ẩm trong hệ thống lạnh. 

Các chất lỏng hấp thụ ẩm thực tế như sunfat canxi CaSO₄, clorua canxi CaCl₂ hoặc perelorat magiê Mg(ClO₄)₂ không được sử dụng để hút ẩm trong các hệ thống lạnh vì nhiều nhược điểm do tính chất cơ, hóa, lý của nó. 

Các chất có phản ứng hóa học với nước tuy có hiệu quả khử ẩm rất cao, nhưng vì khi tác dụng hóa học chúng lại tạo ra các chất mới khác nên thực tế không thể dùng trong các hệ thống lạnh được. Các vật liệu hút ẩm loại này như: vôi sống (CaO), oxitbari, penoxit phốt pho P₂O₅ bố trí trong hệ thống lạnh có thể tạo ra các loại axit và bazơ gây ăn mòn thiết bị, làm lão hóa và phá hủy dầu bôi trơn, phá hủy sơn cách điện làm chập mạch cuộn dây trong các máy nén kín và nửa kín,…