Khái lược về hệ thống lạnh

Hệ thống lạnh là gì? Có vai trò như thế nào? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao? Cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé.

Hệ thống lạnh là gì?

Hệ thống lạnh là một hệ thống được sử dụng để tạo ra và duy trì môi trường lạnh nhằm bảo quản các sản phẩm dễ hư hỏng như thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, v.v. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý làm lạnh bằng cách hấp thụ nhiệt từ môi trường và thải nhiệt ra ngoài.

Hệ thống lạnh hoạt động theo chu trình nén hơi, trong đó môi chất lạnh liên tục được nén, ngưng tụ, giãn nở và bay hơi để tạo ra môi trường lạnh. Nhiệt độ và độ ẩm trong kho lạnh được kiểm soát chặt chẽ để bảo quản tối ưu các sản phẩm.

Ví dụ: điều hòa treo tường, tủ lạnh, điều hòa trung tâm, kho lạnh, nhà máy sản xuất nước đá.

Công dụng

Hệ thống lạnh được sử dụng rất nhiều trong chế biến, bảo quản thực phẩm, công nghệ sinh học, chế tạo vật liệu, y học, thể thao, đời sống…. bởi hệ thống có vai trò giữ cho thực phẩm tươi ngon trong thời gian dài, đồng thời duy trì nhiệt độ không khí ở mức ổn định tốt cho sức khỏe con người

Hơn thế nữa chúng có khả năng làm mát cho những khu vực có diện tích rộng như nhà hàng, khách sạn, nhà hát,.. mà những dòng máy lạnh thông thường khó có thể áp dụng. Ngoài ra chúng còn có vai trò quan trọng trong công nghiệp hoá chất, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống giải nhiệt chiller

Cấu tạo và nguyên lý hệ thống lạnh

Cấu tạo của một hệ thống lạnh thường bao gồm các thành phần chính sau:

• Nén (Compressor): Đây là bộ phận chịu trách nhiệm nén chất làm lạnh (như hơi Freon) để tạo ra áp suất cao và nhiệt độ cao. Compressor có vai trò quan trọng trong việc tạo ra luồng chất làm lạnh nén.
• Tản nhiệt (Condenser): Nhiệt độ và áp suất cao từ chất làm lạnh nén được chuyển đổi thành nhiệt độ và áp suất thấp thông qua tản nhiệt. Tản nhiệt này có thể làm bằng đồng, nhôm hoặc các kim loại khác và thường nằm ở bên ngoài của hệ thống lạnh. Chất làm lạnh thải nhiệt và làm lạnh để chuyển từ trạng thái hơi sang trạng thái lỏng.
• Van mở/đóng (Expansion Valve): Van này được sử dụng để giảm áp suất và nhiệt độ của chất làm lạnh từ tản nhiệt sang evaporator. Qua van mở/đóng, chất làm lạnh được phân tán để tạo ra hiệu ứng làm lạnh.
• Tản nhiệt (Evaporator): Tại đây, chất làm lạnh được sử dụng để hấp thụ nhiệt từ không gian cần làm lạnh (như không gian trong tủ lạnh hoặc không gian nội thất của ô tô). Trong quá trình này, chất làm lạnh chuyển từ trạng thái lỏng sang hơi, hấp thụ nhiệt và làm lạnh không gian xung quanh.
• Hệ thống dẫn đường ống (Piping System): Hệ thống ống dẫn chất làm lạnh từ một thành phần đến thành phần khác trong hệ thống. Các ống này thường được làm bằng đồng hoặc hợp kim thép chịu nhiệt để đảm bảo việc truyền tải chất làm lạnh một cách hiệu quả.
• Bộ điều khiển (Control System): Các bộ điều khiển được sử dụng để giám sát và điều khiển hoạt động của hệ thống lạnh. Điều này bao gồm cả cảm biến nhiệt độ, bộ điều khiển tự động và các thiết bị điều khiển khác nhau để duy trì nhiệt độ mong muốn và quản lý hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Hệ thống lạnh hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản của nhiệt động học và trao đổi nhiệt giữa các chất làm lạnh và không khí xung quanh. Khi chất làm lạnh chuyển đổi từ trạng thái lỏng sang hơi và ngược lại, nó hấp thụ hoặc tỏa nhiệt từ môi trường xung quanh, tạo ra hiệu ứng làm lạnh.

Phân loại

Theo lĩnh vực ứng dụng

• Hệ thống lạnh thực phẩm: dùng cho lĩnh vực chế biến, vận chuyển và bảo quản thực phẩm sau thu hoạch hay giết mổ. Trong đó đối với làm lạnh cần duy trì nhiệt độ (5÷-5^oC); cấp đông (-35÷-45^oC); bảo quản lạnh nhiệt độ từ (15÷-2^oC); bảo quản đông nhiệt độ từ (-20÷-30^oC);
• Hệ thống lạnh dùng trong hóa chất và dầu khí: các hệ thống lạnh sâu nhiệt độ (-100^oC)
• Hệ thống lạnh dùng cho công nghệ dược phẩm: dùng để chiết và trộn dung dịch thuốc nhiệt độ (-10÷-15^oC);
• Hệ thống lạnh dùng trong công nghệ chế tạo vật liệu nhiệt độ (- 30÷-120^oC);
• Hệ thống lạnh dùng trong xây dựng: dùng để khử dự ứng nhiệt của các khối bê tông lớn nhiệt độ ( 5÷-10^oC).

Theo năng suất lạnh

• Hệ thống lạnh nhỏ: có năng suất lạnh Q<60kW;
• Hệ thống lạnh vừa : có năng suất lạnh (60kW≤ Q<1MW)
• Hệ thống lạnh lớn : có năng suất lạnh Q ≥ 1MW

Theo chế độ nhiệt độ

• Hệ thống nhiệt độ cao: có nhiệt độ (15÷-10^oC);
• Hệ thống nhiệt độ vừa: (-5÷-20^oC)
• Hệ thống nhiệt độ thấp : (-20÷-120^oC)

Theo phương pháp làm lạnh

• Hệ thống làm lạnh trực tiếp.
• Hệ thống làm lạnh gián tiếp (có môi chất trung gian).