Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Kỹ thuật lạnh – Đề 2

Hút chân không hệ thống lạnh nhằm mục đích chính là loại bỏ không khí và hơi ẩm. Không khí không ngưng tụ có thể làm tăng áp suất ngưng tụ và giảm hiệu suất. Hơi ẩm có thể gây ăn mòn và phản ứng hóa học với môi chất lạnh và dầu bôi trơn, gây hư hỏng hệ thống.

Bình chứa cao áp (receiver) được lắp đặt sau dàn ngưng tụ để chứa môi chất lạnh lỏng đã ngưng tụ, đồng thời đảm bảo luôn có đủ môi chất lỏng ở trạng thái bão hòa để cung cấp cho van tiết lưu, đặc biệt khi tải lạnh thay đổi.

Van tiết lưu (hoặc ống mao) có chức năng chính là giảm áp suất và nhiệt độ của môi chất lạnh lỏng cao áp trước khi nó đi vào bình bay hơi, tạo điều kiện cho quá trình bay hơi diễn ra ở áp suất và nhiệt độ thấp.

Dàn bay hơi là nơi môi chất lạnh lỏng áp suất thấp hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh và bay hơi, chuyển sang trạng thái hơi áp suất thấp. Van tiết lưu giảm áp suất môi chất lỏng, nhưng không chuyển đổi sang trạng thái hơi. Máy nén nén hơi áp suất thấp thành hơi áp suất cao. Dàn ngưng tụ chuyển hơi áp suất cao thành lỏng áp suất cao.

Tủ lạnh hấp thụ hoạt động dựa trên khả năng dung dịch hấp thụ (ví dụ, dung dịch amoniac và nước) hấp thụ và nhả nhiệt khi thay đổi nồng độ và áp suất, tạo ra hiệu ứng làm lạnh mà không cần máy nén cơ học.

R-290 (Propane) là một hydrocacbon tự nhiên, có ODP bằng 0 và GWP rất thấp so với các môi chất lạnh halogen hóa (như R-22, R-410A, R-134a). Do đó, nó được xem là một lựa chọn thân thiện với môi trường hơn, mặc dù có tính dễ cháy.

Hệ thống lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt năng (thường là từ nguồn nhiệt thải, khí đốt hoặc năng lượng mặt trời) để tạo ra hiệu ứng làm lạnh, thay vì sử dụng máy nén cơ học tiêu thụ điện năng như trong hệ thống lạnh nén hơi.

Van tiết lưu nhiệt (TXV) có khả năng tự động điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh dựa trên độ quá nhiệt hơi ở đầu ra dàn bay hơi. Khi tải nhiệt thay đổi, TXV sẽ điều chỉnh độ mở để duy trì độ quá nhiệt hơi ổn định, đảm bảo hiệu suất bay hơi tối ưu. Các loại van tiết lưu khác không có khả năng tự động điều chỉnh theo tải nhiệt.

Quá trình ngưng tụ là quá trình môi chất lạnh nhả nhiệt và chuyển từ trạng thái hơi sang lỏng ở áp suất không đổi và nhiệt độ giảm (môi chất lạnh nhả nhiệt ra môi trường xung quanh).

Để giảm thiểu ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính, giải pháp quan trọng nhất là sử dụng môi chất lạnh có GWP (Global Warming Potential) thấp hoặc tốt nhất là môi chất lạnh tự nhiên (GWP=0), đồng thời thực hiện các biện pháp để giảm thiểu rò rỉ môi chất lạnh trong quá trình vận hành và bảo trì hệ thống. Các giải pháp khác là sai hoặc phản tác dụng.

Bộ tách dầu được lắp đặt ở đầu ra máy nén để tách dầu bôi trơn lẫn trong hơi môi chất lạnh sau khi nén. Dầu bôi trơn nếu tuần hoàn trong hệ thống có thể làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt của dàn bay hơi và dàn ngưng tụ, cũng như gây tắc nghẽn van tiết lưu. Dầu tách ra sẽ được hồi về máy nén.

Va đập chất lỏng xảy ra khi môi chất lạnh lỏng (thay vì hơi) đi vào máy nén. Chất lỏng không thể nén được, do đó có thể gây ra áp lực thủy tĩnh rất lớn, dẫn đến hư hỏng các bộ phận cơ khí quan trọng của máy nén như van, piston, thanh truyền, thậm chí vỡ đầu máy nén.

Hệ thống VRV/VRF (Variable Refrigerant Volume/Variable Refrigerant Flow) có ưu điểm nổi bật là khả năng điều khiển nhiệt độ độc lập cho từng khu vực hoặc phòng sử dụng, giúp tiết kiệm năng lượng và tăng tiện nghi. Hệ thống chiller truyền thống thường khó điều khiển nhiệt độ riêng biệt cho từng khu vực.

Amoniac (R-717) là môi chất lạnh tự nhiên có hiệu suất làm lạnh cao và thân thiện với môi trường (ODP=0, GWP=0), nhưng nó có tính độc hại và ăn mòn cao. Do đó, hệ thống lạnh amoniac cần được thiết kế, lắp đặt và vận hành với các biện pháp an toàn nghiêm ngặt để tránh rò rỉ và tiếp xúc với con người.

Hệ thống lạnh cascade sử dụng hai hoặc nhiều chu trình lạnh hoạt động ở các mức nhiệt độ khác nhau để đạt được nhiệt độ bay hơi rất thấp, thường là dưới -40°C hoặc thậm chí -100°C, mà một chu trình lạnh đơn cấp khó có thể đạt được hiệu quả. Ứng dụng điển hình là trong các hệ thống cấp đông sâu hoặc làm lạnh trong phòng thí nghiệm.

Quá nhiệt hơi là hiện tượng hơi môi chất lạnh có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bão hòa tương ứng với áp suất của nó. Điều này thường được thiết kế để xảy ra ở đầu vào máy nén để đảm bảo môi chất lạnh vào máy nén ở trạng thái hơi hoàn toàn, tránh hiện tượng 'va đập chất lỏng' gây hư hỏng máy nén.

Máy nén ly tâm thường được sử dụng trong các hệ thống lạnh công nghiệp lớn vì chúng có khả năng xử lý lưu lượng môi chất lạnh rất lớn, phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi công suất lạnh cao như hệ thống điều hòa không khí trung tâm hoặc nhà máy chế biến thực phẩm.

Điều khiển theo chu kỳ đóng/ngắt máy nén (on-off cycling) là phương pháp đơn giản và phổ biến nhất để điều chỉnh công suất lạnh cho máy nén piston trong các hệ thống lạnh nhỏ và vừa (như tủ lạnh, điều hòa không khí dân dụng). Các phương pháp khác phức tạp hơn hoặc ít phổ biến hơn trong các ứng dụng này.

COP (Coefficient of Performance) là thước đo hiệu quả năng lượng của hệ thống lạnh, được tính bằng tỷ số giữa công suất lạnh (lượng nhiệt lấy đi từ không gian lạnh) và công suất điện tiêu thụ bởi máy nén (công để vận hành hệ thống).

Dàn bay hơi là nơi môi chất lạnh hấp thụ nhiệt từ không khí trong phòng và bay hơi. Quạt gió thổi qua dàn bay hơi sẽ làm lạnh không khí và đưa không khí lạnh này vào phòng.

R-134a được ưa chuộng vì có chỉ số ODP (Ozone Depletion Potential) bằng 0, tức không gây hại tầng ozone, và hiệu suất làm lạnh tương đối tốt trong các ứng dụng dân dụng. Các lý do khác không phải là ưu điểm chính hoặc không hoàn toàn chính xác.

Khi dàn ngưng tụ bị bẩn hoặc tắc nghẽn, khả năng trao đổi nhiệt giảm, môi chất lạnh không thể ngưng tụ hiệu quả, dẫn đến áp suất ngưng tụ tăng cao. Áp suất ngưng tụ cao làm tăng công suất tiêu thụ của máy nén, giảm hiệu suất làm lạnh và có thể gây quá tải cho máy nén.

Các bộ phận chính của hệ thống lạnh nén hơi bao gồm máy nén, dàn ngưng tụ, van tiết lưu (hoặc ống mao), và dàn bay hơi. Bơm nhiệt là một hệ thống nhiệt động lực học có thể cung cấp cả nhiệt và lạnh, nhưng không phải là một bộ phận cấu thành cơ bản của hệ thống lạnh nén hơi (mặc dù bơm nhiệt có thể sử dụng chu trình lạnh nén hơi).

Thiết bị dò tìm rò rỉ môi chất lạnh (leak detector), thường là loại điện tử hoặc halogen, là công cụ chuyên dụng và hiệu quả nhất để xác định vị trí và mức độ rò rỉ môi chất lạnh. Các phương pháp khác có thể gợi ý về sự cố, nhưng không trực tiếp xác định rò rỉ.

Rơ-le áp suất thấp (low-pressure switch) được sử dụng để bảo vệ máy nén khỏi hoạt động trong điều kiện áp suất hút quá thấp. Áp suất hút quá thấp có thể gây ra các vấn đề như thiếu môi chất lạnh, tắc nghẽn đường ống, hoặc máy nén hoạt động không hiệu quả. Khi áp suất xuống dưới mức cài đặt, rơ-le sẽ ngắt máy nén.

Môi chất lạnh tự nhiên có ưu điểm lớn nhất là tác động môi trường thấp hơn nhiều so với môi chất lạnh tổng hợp (như HCFCs, HFCs). Mặc dù hiệu suất, giá thành và tính dễ sử dụng có thể khác nhau tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể, nhưng yếu tố môi trường là ưu điểm nổi bật nhất.

Dầu polyolester (POE) có khả năng hòa tan tốt với môi chất lạnh HFC và có tính chất bôi trơn tốt, do đó thường được sử dụng làm dầu bôi trơn cho máy nén lạnh sử dụng môi chất lạnh HFC. Dầu khoáng và alkylbenzene thường dùng cho môi chất lạnh HCFC (ví dụ R-22), còn dầu PAG thường dùng cho điều hòa ô tô với R-134a.

Các phương pháp xả băng phổ biến bao gồm xả băng bằng điện trở nhiệt (sử dụng điện trở đốt nóng dàn bay hơi), xả băng bằng khí nóng (dẫn khí nóng từ máy nén vào dàn bay hơi), và xả băng bằng nước (phun nước ấm lên dàn bay hơi). Xả băng bằng sóng siêu âm không phải là phương pháp phổ biến trong thực tế do chi phí và hiệu quả chưa cao.

Băng hình thành trên dàn bay hơi hoạt động như một lớp cách nhiệt, làm giảm khả năng trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh và không khí cần làm lạnh, dẫn đến giảm hiệu suất làm lạnh. Xả băng giúp loại bỏ lớp băng này, khôi phục hiệu suất trao đổi nhiệt.

Giảm áp suất ngưng tụ (tức là giảm nhiệt độ ngưng tụ) luôn giúp tăng hiệu suất hệ thống lạnh. Tăng nhiệt độ môi chất lạnh vào dàn ngưng tụ sẽ làm tăng áp suất ngưng tụ, do đó làm giảm hiệu suất chứ không phải tăng. Các biện pháp 1, 2, 3 đều giúp tăng hiệu suất dàn ngưng tụ.