Giáo trình Mô đun Máy lạnh hấp thụ - Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí

 tiết lưu và một chế độ bay hơi thì môi chất ra từ bình ngưng tụ 
sẽ đi thẳng tời HN1 qua tiết lưu rồi vào dàn bay hơi. Trường hợp có hai chế độ 
bay hơi thì cần hai van tiết lưu. Đầu tiên môi chất lỏng qua van tiết lưu thứ nhất 
vào bình trung gian có áp suất trung gian. Từ đây một phần lỏng bay hơi ở bình 
bay hơi nhiệt độ cao. Hơi này được dẫn trực tiếp vào bình hấp thụ cao áp. Phần 
lỏng còn lại dẫn qua HN1 rồi qua van tiết lưu 2 để bay hơi ở dàn bay hơi có 
nhiệt độ thấp hơn. Ở sơ đồ này người ta thường tách một phần lỏng từ bình 
trung gian để thực hiện ngưng tụ hồi lưu ở bình sinh hơi áp thấp. Như vậy bình 
ngưng và bình sinh hơi cao áp có áp suất cao pk. Bình hấp thụ thấp áp và bình 
bay hơi nhiệt độ thấp có áp suất thấp p0. Các thiết bị như bình trung gian, bình 
bay hơi ở nhiệt độ cao, bình sinh hơi thấp áp, bình hấp thụ cao áp có áp suất 
trung gian ptg. Thường người ta tính chọn ptg sao cho tỷ số nhiệt đạt cực đại. 
7. MÁY LẠNH HẤP THỤ KHUẾCH TÁN: 
Có hai loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán. Máy lạnh hấp thụ khuếch tán 
của Mauri người Thụy Điển có công suất lớn sử dụng trong công nghiệp. Máy 
này có nhiệt độ sôi thay đổi phù hợp với việc hạ thấp nhiệt độ không khí dần 
xuống nhiệt độ yêu cầu nhằm nâng cao hiệu suất máy lạnh. Máy lạnh hấp thụ 
khuếch tán công suất lớn vẫn có bơm dung dịch là chi tiết chuyển động. 
Nhưng ngày nay nói đến loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán người ta 
thường nghĩ đến tủ lạnh hấp thụ gia đình, với công suất lạnh nhỏ. Sự ra đời của 
máy lạnh hấp thụ kiểu này xuất phát từ ý nghĩ chế tạo một máy lạnh hấp thụ 
hoàn toàn không có chuyển động. Để thực hiện điều đó phải dùng một loại khí 
trơ nạp vào hệ thống để cân bằng áp suất bay hơi với phần ngưng tụ và sinh hơi. 
Sự tuần hoàn dung dịch trong hệ thống được thực hiện bằng bơm xiphông do sự 
sai khác nhiệt độ dẫn tới độ chênh lệch khối lượng riêng và độ chênh cột lỏng. 
Đầu tiên người ta sử dụng nitơ làm khí trơ nhưng thất bại vì nó có phần tử 
lượng gần bằng của amoniắc. Ngày nay người ta dùng hyđrô. Hyđrô có tính 
khuếch tàn tốt. Phân tử lượng nhỏ hơn nhiều của amôniắc. Trong cùng áp suất 
 29 
và nhiệt độ amôniắc có xu thế lắng xuống còn hyđrô chuyển động lên do tỷ 
trọng khác nhau. Đó là điều kiện tiên quyết cho việc tuần hoàn chất trong hệ 
thống và cũng là lý do thử nghiệm thành công đối với hyđrô để cân bằng áp suất 
của hai kỹ sư Thụy Điển Platen và Munter. 
* Nguyên tắc hoạt động: 
Máy lạnh hấp thụ khuếch tán có 3 vòng tuần hoàn: 
1 - Vòng tuần hoàn thứ nhất: Vòng tuần hoàn môi chất lạnh amôniăc 
Môi chất lạnh từ bình sinh hơi vào dàn ngưng, ngưng tụ rồi chảy vào dàn 
bay hơi hay còn gọi là dàn khuếch tán. Hơi NH3 sẽ khuếch tán vào khí H2 từ áp 
suất riêng phần bằng không lên đến áp suất tương ứng với nhiệt độ buồng lạnh 
sau đó theo khí H2 lắng dần về dàn hấp thụ vì hỗn hợp NH3 + H2 nặng hơn. Sau 
khi được hấp thụ NH3 dung dịch trở thành đậm đặc và được bơm xiphông bơm 
trở lại bình sinh hơi. 
2 - Vòng tuần hoàn thứ 2: là vòng tuần hoàn của dung dịch. 
1 
2 
3 
4 
5 6 
H2 
7 
8 
q0 
9 
10 
11 
12 
qB 
qA 
Hình 1.20 – Sơ đồ nguyên lý hệ thống máy lạnh hấp thụ 
khuếch tán 
1 - Đèn; 2 - Xiphông; 3 - Bình sinh hơi; 4 - Ngưng tụ hồi 
lưu; 5 - Dàn ngưng; 6 - Bình chứa H2; 7 - Dàn bay hơi; 8 - 
Buồng lạnh; 9 - Hồi nhiệt dòng hơi; 10 - Dàn hấp thụ; 11 - 
Bình chứa dung dịch; 12 - Hồi nhiệt dung dịch lỏng. 
 30 
Vòng tuần hoàn này cũng giống như ở máy lạnh hấp thụ bình thường. 
Dung dịch đậm đặc được bơm xiphông bơm xiphông bơm từ dàn hấp thụ vào 
bình sinh hơi. Dung dịch sau khi sinh hơi amôniăc, trở thành dung dịch loãng. 
Do chênh lệch cột lỏng dung loãng tự chảy về dàn hấp thụ. 
3 - Vòng tuần hoàn 3: Vòng tuần hoàn của hyđrô 
Khí hyđrô trong dàn khuếch tán theo hơi NH3 lắng dần về dàn hấp thụ. 
Hơi NH3 được dung dịch hấp thụ dần. Hỗn hợp càng ít hơi NH3 càng nhẹ. Dòng 
hỗn hợp chuyển động dần lên đỉnh dàn hấp thụ. Khi hết hơi NH3, hyđrô chuyển 
động trở lại dàn bay hơi. Bình chứa hyđrô dùng để cân bằng áp suất khi nhiệt độ 
bên ngoài thay đổi. 
Trong máy lạnh hấp thụ khuếch tán có bố trí hai thiết bị hồi nhiệt, một 
giữa NH3, H2 vào và ra khỏi dàn bay hơi, một cho dung dịch loãng và dung dịch 
đậm đặc vào và ra khỏi bình sinh hơi. Bơm xiphông làm việc theo nguyên tắc 
thay đổi tỷ trọng. Dung dịch được đốt nóng sinh ra những giọt hơi nhỏ, bọt hơi 
có tác dụng kéo theo cả lỏng chảy vào bình sinh hơi. 
Trong thực tế người ta không thể đạt được các vòng tuần hoàn lý tưởng. 
Ví dụ ở dàn ngưng lý thuyết là không có hyđrô nhưng thực tế là vẫn có lẫn một 
ít hyđrô, hoặc khi ra khỏi dàn hấp thụ hơi đó là hơi hyđrô tinh khiết nhưng thực 
chất vẫn có lẫn hơi amôniăc và nước, tuy nhiên vẫn có thể bỏ qua khi tính toán. 
8. MÁY LẠNH HẤP THỤ CHU KỲ: 
Máy lạnh hấp thụ chu kỳ là loại máy lạnh đơn giản làm việc gián đoạn. 
Do nhược điểm là hệ số nhiệt nhỏ, khó tự động hóa, máy lạnh hấp thụ chu kỳ 
hầu như không được ứng dụng ngoài mục đích kết hợp với năng lượng mặt trời 
hoặc nhiệt thải công nghiệp. 
1 
5 
2 
3 
2 
4 
3 
1 
Hình 1.21 - Nguyên tắc hoạt động của máy lạnh hấp thụ chu kỳ 
(Carre) 
(a) Chu kỳ đốt nóng: 1 - Sinh hơi; 2 - Ngưng tụ; 3 - Nước làm mát; 5 
- Đèn cồn. (b) Chu kỳ làm lạnh: 1 - Hấp thụ; 2 – Bay hơi; 3 - Nước 
làm mát; 4 - Buồng lạnh 
 31 
Hình 1.21 mô tả thiết bị lạnh chu kỳ của Carré (Pháp) chế tạo vào giữa 
thế kỷ 19 dùng cặp môi chất NH3 và H2O. Thiết bị gồm hai bình chứa nối thông 
nhau bằng một đường ống . Bình 1 chứa đựng dung dịch đậm đặc, làm nhiệm vụ 
của bình sinh hơi và hấp thụ còn bình 2 là ngưng tụ và bay hơi. Ở chu kỳ đốt 
nóng, bình 1 (sinh hơi) được gia nhiệt bằng đèn còn bình 2 (ngưng tụ) được làm 
mát bằng nước. Hơi amôniăc sinh ra ở bình 1 được ngưng tụ lại ở bình 2. Trong 
hệ thống có áp suất ngưng tụ. Đến chu kỳ làm lạnh, toàn bộ thiết bị được quay 
ngược lại. Bình 1 được làm mát bằng nước và trở thành bình hấp thụ, bình 2 trở 
thành bình bay hơi và đặt vào buồng cần làm mát để thu nhiệt của môi trường 
hay chất tải lạnh. Nhờ có ống nối bố trí sâu xuống giữa bình nên khi lật ngược 
lại NH3 lỏng không thoát về bình hấp thụ được mà chỉ có hơi NH3 thoát về. Do 
cách bố trí đầu ống phía bình 1 nên hơi dễ dàng đi vào bình ngưng tụ ở chu kỳ 
đốt nóng và lại sục qua dung dịch ở chu kỳ làm lạnh, làm tăng tốc độ hấp thụ lên 
rất nhiều. 
Cũng chính lý do hai chức năng ở chu kỳ đốt nóng và làm lạnh nên bình 1 
còn được gọi là bình hấp thụ - sinh hơi, bình 2 là bình bay hơi - ngưng tụ. 
Máy lạnh hấp thụ chu kỳ dùng chất hấp thụ lỏng có một số nhược điểm cơ 
bản là: 
- Do đặc điểm vận hành nên khó tự động hóa chu trình 
- Nước bị tích tụ lại ở dàn bay hơi sau nhiều chu kỳ làm việc 
- Có nguy cơ gây nổ nếu quên chuyển chu kỳ đốt nóng sang chu kỳ làm 
lạnh 
- Khó bố trí đường hơi sục vào dung dịch ở chu kỳ làm lạnh. Ở trên người 
ta phải lật toàn bộ thiết bị. 
1 
2 
6 
3 
4 
5 
Hình 1.22 - Nguyên tắc tủ lạnh Protos của Normeli 
1 - Bình sinh hơi - hấp thụ 
2 - Dàn ngưng 
3 - Dây điện trở 
4- Bình chứa 
5 - Dàn bay hơi 
6 - Vỏ cách nhiệt tủ 
lạnh 
 32 
Ngày nay máy lạnh hấp thụ chu kỳ có thể được giải quyết các tồn tại như 
nguy cơ gây nổ, phương pháp bố trí đường hơi, sự tích tụ nước trong dàng bay 
hơi và vấn đề tự động hóa. Sử dụng các chất hấp thụ rắn cũng có thể khắc phục 
được một số nhược điểm trên. 
Hình 1.22 giới thiệu máy lạnh chu kỳ đơn giản của Normelli (Thụy Điển) 
do hãng Simens chế tạo. 
Máy lạnh này sử dụng cặp môi chất NH3/CaCl2 nên loại trừ được nguy cơ 
gây nổ khi kéo dài chu kỳ đốt nóng quá mức cũng như sự tích tụ dung dịch ở 
dàn bay hơi Dây đốt điện đặt ở giữa bình sinh hơi - hấp thụ có nhiệm vụ gia 
nhiệt cho liên kết hóa học CaCl2 (28) NH3 để sinh hơi NH3. Hơi NH3 sinh ra 
đi vào dàn ngưng tụ không khí, ngưng tụ lại và được chứa vào bình chứa. Đến 
chu kỳ làm lạnh, ngắt mạch điện cấp cho bình sinh hơi - hấp thụ. Nhiệt hấp thụ 
cũng được thải ra cho không khí làm mát bằng cánh tỏa nhiệt. Ở đây, có thể 
nhận ra ngay nhược điểm về mặt năng lượng của máy lạnh là: Nhiệt cấp cho 
bình sinh hơi trong chu kỳ đốt nóng sẽ bị tổn thất ra môi trường qua cánh tản 
nhiệt, hơi lạnh sôi trong dàn bay hơi cũng bị cánh tản nhiệt dàn ngưng làm nóng 
lên trước khi đi vào bình hấp thụ. Nhưng phải chấp nhận những nhược điểm đó 
để máy lạnh có kết cấu đơn giản như hình vẽ. 
* Các bước và cách thức thực hiện công việc: 
1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, VẬT TƯ: 
(Mỗi học sinh phải trang bị) 
TT Loại trang thiết bị Số lượng 
1 Giấy vở học sinh, bút viết 1quyển, chiếc 
2 Máy tính 1 chiếc 
3 Giáo trình: Hệ thống máy lạnh khác 1 cuốn 
2. QUI TRÌNH THỰC HIỆN: 
2.1. Qui trình tổng quát: 
TT 
Tên các bước 
công việc 
Thiết bị - 
dụng cụ, 
vật tư 
Tiêu chuẩn thực hiện 
công việc 
Lỗi thường gặp, 
cách khắc phục 
1 
Đại cương Giấy vở 
học sinh, 
bút viết, 
máy tính, 
giáo trình 
Trình bày được sự ra đời 
của máy lạnh hấp thụ, 
các ưu nhược điểm của 
nó. 
Trình bày chưa 
đủ các ưu nhược 
điểm 
2 
Chu trình lý 
thuyết 
Giấy vở 
học sinh, 
bút viết, 
- Trình bày được nguyên 
tắc làm việc của máy 
lạnh hấp thụ 
So sánh không 
hết các ưu nhược 
điểm 
 33 
máy tính, 
giáo trình 
- So sánh được các ưu 
nhược điểm của máy 
lạnh hấp thụ so với máy 
lạnh nén hơi. 
3 
Môi chất dùng 
trong máy lạnh 
hấp thụ 
Giấy vở 
học sinh, 
bút viết, 
máy tính, 
giáo trình 
- Trình bày được các tính 
chất của cặp môi chất sử 
dụng trong máy lạnh hấp 
phụ, hấp phụ. 
- Tra thành thạo các loại 
đồ thị của các cặp môi 
chất này. 
Tra sai các thông 
số trên đồ thị 
Không biểu diễn 
được chu trình 
trên đồ thị 
4 
Máy lạnh hấp 
thụ 
nước/Bromualit
i (H2O/LiBr) 
Giấy vở 
học sinh, 
bút viết, 
máy tính, 
giáo trình 
-Trình bày được nguyên 
tắc hoạt động của chu 
trình. 
- Vẽ được đồ thị chu 
trình 
- Giải được một số dạng 
bài tập liên quan đến chu 
trình 
Tra sai các thông 
số trên đồ thị 
Không biểu diễn 
được chu trình 
trên đồ thị 
5 
Máy lạnh hấp 
thụ 
amôniắc/nước 
Giấy vở 
học sinh, 
bút viết, 
máy tính, 
giáo trình 
-Trình bày được nguyên 
tắc hoạt động của chu 
trình. 
- Vẽ được đồ thị chu 
trình 
- Giải được một số dạng 
bài tập liên quan đến chu 
trình 
Tra sai các thông 
số trên đồ thị 
Không biểu diễn 
được chu trình 
trên đồ thị 
6 
Máy lạnh hấp 
thụ hai và nhiều 
cấp 
Giấy vở 
học sinh, 
bút viết, 
máy tính, 
giáo trình 
- Vẽ được sơ đồ nguyên 
lý máy lạnh 
-Trình bày được nguyên 
tắc hoạt động của chu 
trình. 
Vẽ sai sơ đồ 
nguyên lý 
Trình bày chưa 
đủ nguyên tắc 
hoạt động 
7 
Máy lạnh hấp 
thụ khuếch tán 
Giấy vở 
học sinh, 
bút viết, 
máy tính, 
giáo trình 
- Vẽ được sơ đồ nguyên 
lý máy lạnh 
-Trình bày được nguyên 
tắc hoạt động của chu 
trình. 
Vẽ sai sơ đồ 
nguyên lý 
Trình bày chưa 
đủ nguyên tắc 
hoạt động 
8 
Máy lạnh hấp 
thụ chu kỳ: 
Giấy vở 
học sinh, 
- Vẽ được sơ đồ nguyên 
lý máy lạnh 
Vẽ sai sơ đồ 
nguyên lý 
 34 
bút viết, 
máy tính, 
giáo trình 
-Trình bày được nguyên 
tắc hoạt động của chu 
trình. 
Trình bày chưa 
đủ nguyên tắc 
hoạt động 
2.2. Qui trình cụ thể: 
1. Đại cương 
2. Chu trình lý thuyết 
3. Môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ 
4. Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr) 
5. Máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước 
6. Máy lạnh hấp thụ hai và nhiều cấp 
7. Máy lạnh hấp thụ khuếch tán 
8. Máy lạnh hấp thụ chu kỳ: 
9. Kiểm tra 
* Bài tập thực hành của học sinh, sinh viên: 
1. Các dạng bài tập: 
Bài 1: Xác định chu trình máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr cho biết: 
- Máy lạnh hấp thụ dùng để sản xuất nước lạnh Ct* 00 8 cho điều hòa 
không khí, 
- Nước làm mát vào có nhiệt độ tW1 = 30
0C, 
- Nước nóng dùng gia nhiệt bình sinh hơi chó nhiệt độ C90t 0*H , 
- Hiệu nhiệt độ tối thiểu trong các thiết bị trao đổi nhiệt tmin = 5K, 
- Năng suất lạnh Q0 = 100 kW. 
Hãy xác định lưu lượng môi chất lạnh và lưu lượng dung dịch tuần hoàn 
cũng như các điều kiện cực đoan của tW1 và 
*
Ht với các điều kiện tương tự để 
máy lạnh hấp thụ vẫn có khả năng hoạt động được về mặt nhiệt động. 
Bài 2: Cho máy lạnh hấp thụ NH3/H2O có nhiệt độ gia nhiệt tH = 100
0C với dòng 
nhiệt cấp công suất QH = 1 MW. Hãy xác định năng suất lạnh của máy lạnh 
trong 2 trường hợp. 
a) t0 = 5
0C 
b) t0 = -30
0C 
 Nhiệt độ ngưng tụ trong cả hai trường hợp là tK = 25
0C và hiệu suất exergi 
 = 0,3. 
Bài 3: Cho biết máy lạnh hấp thụ NH3/H2O vận hành với tH = 130
0C, nhiệt độ 
ngưng tụ tk = 30
0C, nhiệt độ bay hơi t0 = -15
0C. Giả sử quá trình chưng cất làm 
việc hoàn thiện tới d = 1 kg/kg và nhiệt độ nước làm mát cho dàn ngưng tụ, dàn 
hấp thụ và dàn ngưng phụ là giống nhau. 
Hãy xác định các chế độ làm việc của các thiết bị cao áp và hạ áp, giả 
thiết các chế độ làm việc không có tổn thất cũng như nồng độ của dung dịch 
đậm đặc và loãng. 
 35 
Bài 4: Xác định thông số các điểm nút cho máy lạnh hấp thụ NH3/H2O hình 1.6, 
chu trình được biểu diễn trên hình 1.17 cho biết: 
- tH = 130
0C; tk = 30
0C; t0 = -15
0C 
- Tháp tinh luyện làm việc hoàn thiện đến d = 1 kg/kg 
- Nhiệt độ nước làm mát cho dàn ngưng, dàn hấp thụ và dàn ngưng phụ là 
giống nhau. 
- Các hồi nhiệt I và II tính toán với tmin = 5K 
Bài 5: Máy lạnh êjectơ hơi nước dùng để làm lạnh nước cung cấp cho các hệ 
thống điều hòa không khí có công suất lạnh Q0 = 350 kW. Nhiệt độ nước lạnh ra 
khỏi thiết bị bay hơi t0 = 5
0C, nhiệt độ nước làm mát vào thiết bị ngưng tụ tw1 = 
230C. Hơi sử dụng là hơi nước bão hòa khô lấy từ lò hơi có hiệu suất  = 80%, 
áp suất pH = 5bar. Xác định các thông số nhiệt động cơ bản của máy lạnh và 
trình bày chu trình hoạt động trên đồ thị h – s. 
2. Chia nhóm: Cả lớp 
3. Thực hiện qui trình tổng quát và cụ thể. 
* Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập: 
 Mục tiêu Nội dung Điểm 
Kiến thức 
Vẽ đúng sơ đồ nguyên lý và đồ thị của chu trình 
Thuyết minh đúng nguyên tắc hoạt động 
Giải được các bài tập 
4 
Kỹ năng 
Phân tích được các ưu nhược điểm của từng chu trình 
So sánh được ưu nhược điểm giữa các chu trình với 
nhau 
Biểu diễn quá trình và tra thành thạo các thông sốtrên 
đồ thị 
4 
Thái độ 
- Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, nghiêm túc, 
cẩn thận, tỷ mỉ, thực hiện tốt vệ sinh công nghiệp. 
2 
Tổng 10 
* Ghi nhớ: 
1 - Tính chất của các cặp môi chất 
2 - Biểu diễn các thông số trên đồ thị 
3 - Sơ đồ nguyên lý và đồ thị biểu diễn chu trình 
4 - Nguyên tắc hoạt động của các chu trình 
5 - Các phương pháp giải bài tập liên quan đến các chu trình 
* Kiểm tra cuối bài: 
Giảng viên thực hiện kiểm tra 1 tiết cả lý thuyết và bài tập. 
 36 
* Kiểm tra cuối bài: 
`Thực hiện kiểm tra 1 tiết cả lý thuyết và bài tập. 
 37 
TÀI LIỆU THAM KHẢO: 
1. Kỹ Thuật lạnh cơ sở, Nhà Xuất bản GD – Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy 
2. Bài tập kỹ thuật lạnh, Nhà Xuất bản GD – Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy 
3. Năng lượng mặt trời lý thuyết và ứng dụng, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật – 
Hoàng Dương Hùng