Công Cụ Tốt
✕
✕

Nội dung

Bộ phận tiết lưu của tủ lạnh - GS. Nguyễn Đức Lợi

Đăng lúc: Thứ hai - 04/03/2024 08:11, Cập nhật 04/03/2024 08:11

Bộ phận tiết lưu của tủ lạnh đã được GS. Nguyễn Đức Lợi biên soạn và xuất bản

Bộ phận tiết lưu của tủ lạnh đã được GS. Nguyễn Đức Lợi biên soạn và xuất bản

Bộ phận tiết lưu

Nhiệm vụ, yêu cầu

Hạ áp suất của dòng môi chất lạnh lỏng từ áp suất ngưng tụ ở dàn ngưng tụ xuống áp suất thấp ở dàn bay hơi tương ứng với nhiệt độ sôi cần thiết. Cung cấp và điều chỉnh đủ lượng môi chất lỏng cho dàn bay hơi, phù hợp với tải nhiệt của dàn.
Duy trì áp suất bay hơi ổn định và sự chênh lệch áp suất giữa dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.

Vị trí lắp đặt

Bộ phận tiết lưu được bố trí giữa dàn bay hơi và dàn ngưng tụ nhưng nếu có phim lọc, phim sấy, van điện từ thì thứ tự các thiết bị theo chiều chuyển động môi chất như sau: dàn ngưng, phim lọc, phim say, van điện từ, thiết bị tiết lưu, dàn bay hơi.
Trong hệ thống lạnh thiết bị tiết lưu có thể đặt ở ngoài hoặc đặt trong phòng lạnh. Đặt ngoài phòng lạnh công việc bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng hơn.

Phân loại

Có ba loại thiết bị tiết lưu chính thường được sử dụng trong các hệ thống lạnh.
1. Van tiết lưu điều chỉnh bằng tay.
2. Van tiết lưu tự động nhờ sự quá nhiệt hơi hút về máy nén, gọi tắt là van tiết lưu nhiệt, thường được sử dụng trong các hệ thống bo-phan-tiet-luu-cua-tu-lanh-gsnguyen-duc-loi.jpglạnh lớn và trung bình. Van tiết lưu nhiệt sử dụng cả cho các hệ thống lạnh nhỏ như một số tủ lạnh thương nghiệp và máy điều hòa nhiệt độ.
3. Ống mao (còn gọi là ống kapile, cáp phun) là dạng thiết bị tiết lưu cố định.
Tủ lạnh gia đình hầu như chỉ sử dụng ống mao.
Ống mao còn được sử dụng cho các máy điều hòa nhiệt độ của sò, máy hút âm nhỏ...

Van tiết lưu nhiệt

Van tiết lưu nhiệt có khả năng điều chỉnh tự động lượng lỏng phù hợp với tải nhiệt của dàn lạnh, đảm bảo chế độ vận hành tối ưu của hệ thống lạnh.
Van tiết lưu nhiệt có hai loại: cân bằng trong và cân bằng ngoài. Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong (hình 35) có khoang áp suất P₁ gồm mũ 3 màng đàn hồi 2, ống nối 9, đầu cảm 10. Khoang này có chứa một chất lỏng dễ bay hơi. Đầu cảm 10 đặt trên đường hút của máy nén, nhiệt độ quá nhiệt hơi hút tᑫⁿ tác động trực tiếp lên đầu cảm 10 và khi tᑫⁿ thay  

Hình 35. Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong.
1.Thân van; 2. Màng; 3.Mũ van; 4.Đế van; 5.Kim van; 6.Lò xo; 7.Vít điều chỉnh; 8.Nắp; 9.Ống nối; 10.Đầu cảm nhiệt; 11.Dàn bay hơi.
đổi thì áp suất P₁  trong khoang thay đổi theo: p₁ =f(tqn), màng đàn hồi 2 nối liền với kim van 5 bằng thanh nối. Nhờ vậy tín hiệu nhiệt độ tan chuyển đổi thành sự dịch chuyển của kim van. Vít 7 và lò xo 6 dùng để điều chỉnh nhiệt độ quá nhiệt. Vặn vít theo chiều kim đồng hồ, nhiệt độ quá nhiệt tăng và lượng lòng cấp cho dàn bay hơi giảm. Có thể điều chỉnh được 

Hình 36.Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài.
12.Tấm chặnchặn; 13.Ống nối; Các kí hiệu còn lại giống hình 35.
cao nhất là 20% năng suất định mức, nghĩa là khi vặn hết cỡ vít theo chiều kim đồng hồ van vẫn mở, chi có lưu lượng phun qua van giảm đi khoảng 20%.
Van tiết lưu hoạt động như sau: nếu tải nhiệt tăng hoặc môi chất vào ít, độ quá nhiệt hơi hút tăng, áp suất P₁ tăng, màng 2 dãn ra đẩy kim van xuống dưới cho môi chất lạnh vào dàn bay hơi nhiều hơn. Khi môi chất vào quá nhiều tₚₙ giảm, áp suất P₁ giảm, màng 2 co lại kéo kim van lên đóng bớt cửa thoát, giảm lượng môi chất lạnh vào dàn. Cứ như vậy kim van tự động điều chỉnh lượng môi chất phù hợp với tải nhiệt của dàn bay hơi và độ quá nhiệt yêu cầu.
Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài (hình 36) có cấu tạo cơ bản giống như van tiết lưu nhiệt cân bằng trong.
Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoại có thêm ống nối 13 lấy tín hiệu áp suất ở đầu hút của máy nén. Áp suất phía dưới màng đàn hồi không phải áp suất bay hơi P₀ mà là áp suất hút P₀'. Do có tổn thất áp suất ở dàn bay hơi nên P₀' luôn nhỏ hơn P₀. Tổn thất áp suất này cũng là một yếu tố đánh giá sự cấp lỏng thừa hay thiếu cho dàn bay hơi. Tổn thất áp suất giảm nếu thừa môi chất lạnh lỏng và ngược lại. Nếu có quá nhiều lỏng vào dàn, P₀' tăng, đẩy màng đàn hồi lên phía trên, khép bớt cửa van. Nếu quá ít lỏng vào dàn, P₀ giảm, màng đàn hồi dẫn xuống đẩy kim van mở rộng cửa thoát.
Như vậy, van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài đồng thời dùng hai tín hiệu nhiệt độ quá nhiệt tₚₙ và tổn thất áp suất để điều chỉnh tự động lượng lỏng vào dàn bay hơi, nên thường sử dụng cho các dàn bay hơi có tổn thất áp suất lớn. 

Ống mao

Ống mao hay ống kapile có cấu tạo đơn giản là một đoạn ống có đường kính rất nhỏ từ 0,6 đến 2mm và chiều dài lớn từ 0,5 đế 5m nối giữa dàn ngưng tụ và dàn bay hơi (hình 37).

Hình 37. Ống mao trong hệ thống lạnh.
Ống mao làm chức năng tiết lưu trong hệ thống lạnh. So với van tiết lưu nhiệt nó có ưu và nhược điểm sau:
Ưu: Rất đơn giản, không có chi tiết chuyển động nên làm việc đảm bảo độ tin cậy cao, không cần bình chứa. Sau khi máy nén ngừng làm việc vài phút áp suất sẽ cân bằng giữa bên hút và bên đẩy nên khởi động máy dễ dàng.
Nhược: Dễ tắc bẩn, tắc ẩm, khó xác định độ dài ống, không tự điều chỉnh được theo các chế độ làm việc khác nhau nên chỉ sử dụng cho các hệ thống lạnh công suất nhỏ và rất nhỏ.
Các kích thước chủ yếu của ống mao sử dụng ở Việt Nam theo tiêu chuân của Liên Xô ГОСТ2624- 67, bằng đồng thau Л96 hoặc đồng M2 và M3 có đường kính trong 0,8; 0,82 và 0,85mm, đường kính ngoài 2,1± 0,1mm, độ ô van ±0 ,1mm.
Ống đảm bảo độ bền đến 50 kg/cm² và khả năng thông dòng được kiểm tra bằng các lưu lượng kế khác nhau.
Ở miền Nam các ống mao nhập từ Mĩ có các cỡ đường kính bên trong 0,66; 0,79; 0,91; 1,07; 1,12; 1,22; 1,4; 1,63 ; 1,78; 1,9; 2,03; 2,16 và 2,29 mm.
Thiết kế xác định ống mao: Việc thiết kế ống mao dựa trên suy luận rằng: Với một chế độ làm lạnh nhất định cần phải đưa vào dàn lạnh một lượng môi chất nhất định. Lượng môi chất này phải phù hợp với năng suất lạnh của máy nén và phù hợp với lưu lượng chảy qua ống mao ở điều kiện làm việc đó.
Lưu lượng chảy qua ống mao phụ thuộc vào áp suất ngưng tụ Pₖ áp suất hút Pₙ, nhiệt độ quá lạnh môi chất lỏng tqₗ .
Ngoài ra, lưu lượng của ống mao còn phụ thuộc và kích thước hình học của ống như đường kính trong, chiều dài, độ nhám bề mặt trong, cách bố trí ống (để thẳng hoặc cuộn thành hình lò xo..).
Năng suất hút của một máy nén tỉ lệ nghịch với tỉ số nén Π= Pₖ/ Pₒ, nhưng lưu lượng của ống mao ngược lại tỉ lệ thuận với π (hình 38).

 
Điểm cắt giữa hai đường cong chính là sự phù hợp tốt nhất giữa ống mao và máy nén. Tóm lại, ống mao chỉ làm việc trong một khoảng rất nhỏ gần điểm cắt. Khi chế độ làm việc thay đổi, ống mao không thể thay đổi theo. Dây cũng là nhược điểm cơ bản của ống mao. Nói chung, việc thiết kế và xác định ống mao là rất khó khăn. Trong các công trình nghiên cứu về ống mao, nhiều tác giả đã công bố các phương pháp tính toán khác nhau nhiều khi rất phức tạp nhưng kết quả lại không chắc chắn vì lưu lượng ống mao phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà các thuật toán khó bao quát. Chúng tôi chỉ giới thiệu một toán đồ đơn giản hơn của Đức (DKV-Arbeisblatt 4-17) dùng đề xác định chiều dài ống mao (hình 39).

Hình 39. Toán đồ xác định chiều dài ống mao.
Từ thông số năng suất hút lí thuyết của máy nén kín Vₕ và chế độ làm việc tₖ =35°C và tₒ nào đó, dóng ngang sang phải ta sẽ tìm được các điểm cắt với các đường đặc trưng của các đường kính ống mao khác nhau. Từ các điểm cắt, dóng xuống ta tìm được các chiều dài ống mao tương ứng. Giá trị lưu lượng Vₙ₂ là giá trị so sánh của ống mao khi tiết lưu dòng nitơ có áp suất dầu 10 atu xuống áp suất bình thường.
Toán đồ này chỉ sử dụng cho ống mao có bề mặt trong nhẵn chuốt bằng con chuốt. có độ nhám không lớn hơn 4µm và đặt thẳng, với nhiệt độ tₖ = 35°C. Khi nhiệt độ tₖ khác 35°C phải tính chuyền. Trong điều kiện Việt Nam, tₖ ≈ 45÷55°C các đường đặc trưng tₒ sẽ dịch chuyển xuống dưới và ống mao dài thêm đáng kể.
Nhưng giá trị xác định được trên toán đồ chỉ được coi như giá trị định hướng. Muốn xác định chính xác hơn độ dài ống mao, phải thử nghiệm trực tiếp trên hệ thống lạnh (hình 40).

Hình 40. Thử nghiệm xác định độ dài ống mao trong hệ thống lạnh.
Song song với ống mao 0 có độ dài l xác định trên toán đồ còn bố trí các ống mao khác có độ dài lớn hơn và nhỏ hơn cụ thể ống mao 1 có l + 60cm, ống mao 2 có 1 + 30cm , ống mao 3 có 1 - 30cm và ống mao 4 có l - 60cm. Mỗi ống mao có 1 van chặn để có thể tiến hành thử nghiệm từng ống mao riêng biệt. Đầu tiên thử nghiệm với ống mao 0. Hệ thống được nạp môi chất đến khi nào dàn bay hơi lạnh đều hết dần. Khi đạt chế độ làm việc ổn định, đọc giá tri pₖ và pₒ. Nếu pₒ cao hơn yêu cầu phải tiến hành với ống mao dài hơn và thấp hơn yêu cầu phải tiến hành thử nghiệm với ống mao ngắn hơn. Khi thử nghiệm với ống mao khác nếu dàn lạnh chưa bám đều tuyết phải nạp thêm và nếu tuyết bám cả trên đường ống hút phải xả bớt môi chất để đạt được chế độ làm việc tối ưu.
Lượng môi chất nạp vào hệ thống phải vừa đủ. Nhiều hoặc ít môi chất quá đều làm giảm năng suất lạnh và tăng tiêu tốn điện năng vì chế độ làm việc lệch khỏi chế độ thiết kế (hình 41). Chỉ có nạp đủ môi chất (G₂), hệ thống lạnh đạt tới chế độ làm việc tối ưu với điện năng tiêu tốn N₂ nhỏ nhất.

Hình 41. Điện năng tiêu tốn phụ thuộc vào lượng nạp.
Cân cáp 
Cân cáp là từ các thợ sửa chữa tủ lạnh dùng đề chỉ việc sửa đổi lại ống mao cho phù hợp với hệ thống máy lạnh sau khi sửa chữa hoặc khi dựng một máy kem, máy đá. Khi sửa chữa và dựng máy, để đạt được chế độ lạnh yêu cầu thường người ta phải cân cáp vì ống mao cũ không còn phù hợp, vì ống mao cũ bị dập, bẹp, tắc, vì lốc đã bị "dão"...
Đối với những người mới vào nghề, việc cân cáp là một việc thực sự khó khăn. Trong nhiều trường hợp, cân cáp đã trở thành "bí quyết nhà nghề" mà ít người muốn tiết lộ. Để mau chóng cân cáp thành thạo chỉ có cách duy nhất là hãy làm nhiều, làm thận trọng, dựa vào các phương pháp đã biết và tự rút kinh nghiệm cho bản thân.
Sau đây là hai phương pháp cân ống mao, thợ sửa chữa Việt Nam hay dùng, rất phù hợp và thuận tiện mà không kém hiệu quả, dựa trên trở lực của ống mao đối với dòng không khí nén của chính lốc sẽ lắp đặt với nó.
Phương pháp 1 hình 42 chỉ đo trở lực không khí của ống mao và phin với chính lốc sẽ lắp cùng với ống mao trong hệ thống. Nối ống mao vào phin và nối vào đầu đẩy của lốc. Trước phin lắp áp kế. Đầu hút của lốc để tự do hút không khí và đầu kia của ống mao cũng để tự do trong không khí như hình vẽ. Cho lốc chạy, kim của áp kế sẽ từ từ tăng lên đến một giá trị nào đó. Giá trị ổn định cao nhất mà kim đạt được P₁ chính là trở kháng thủy lực của ống mao. So sánh với giá trị kinh nghiệm, nếu nhỏ phải nối thêm ống mao và lớn phải cắt bớt ống mao. Đối với tủ lạnh thường, 1 sao, nhiệt đô -6°C p₁=130÷150 PSI. Tủ 2 sao (-12°C) ; P₁= 150÷160 PSI và tủ 3 sao cũng như tủ kem, tủ bảo quản đông P₁=160÷180 PSI. Lốc khỏe nên lấy các giá trị trên còn lốc yếu nên lấy các giá trị dưới. Đây chỉ là các số liệu cho tủ có dàn ngưng không khi đối lưu tự nhiên, theo kinh nghiệm nêu ra để cùng tham khảo.

Hình 42. Phương pháp cân cáp thứ nhất.
Phương pháp 2 (hình 43) do trở lực không khí của của ống mao trong hệ thống lạnh đã lắp hoàn chỉnh. Ống mao được lắp đặt vào hệ thống hoàn chỉnh. Độ dài ống mao có thể lấy theo giá trị định hướng có thêm chiều dài dự trữ. Trước phin lọc (cũng có thể sau phin nếu coi tổn thất áp suất ở phin là không đáng kể) lắp áp kế để đo trở lực không khí. Ông nạp để tự do trong không khí. 

Hình 43. Phương ppháp cân cáp 2.
Cho lốc chạy, không khi được hút vào lốc qua đường nạp. Kim áp kế quay. Khi kim đạt vị trí ổn định (cao nhất) áp suất trong và ngoài lốc cân bằng. Không khí không bị hút thêm vào lốc thì dọc trị số áp suất đạt được. Trị số này được coi là tiêu chuẩn đánh giá trở lực của ống mao. Nếu trị số quá nhỏ phải nối thêm ống và trị số quá lớn phải cắt bớt. Đối với tủ lạnh dàn ngưng đối lưu không khí tự nhiên P₁ từ 150 đến 210 PSI. Nhiệt độ tₒ cao và máy nén yếu lấy trị số thấp, nhiệt độ tₒ thấp và máy nén khỏe chọn trị số cao.
Đối với bể kem, bể đá dàn ngưng có quạt gió P₁  lấy từ 75 đến 140 PSI. Nhiệt độ bay hơi cao chọn trị số nhỏ và nhiệt độ bay hơi thấp (đến -25°C) lay trị số cao. 
Khi chọn ống mao cần lưu ý một số nguyên tắc sau :
- Để tránh tắc ẩm và tắc bẩn nên chọn ống mao có đường kính lớn (với chiều dài lớn) không nên chọn ống mao có đường kính nhỏ. 
- Không tìm cách tăng trở lực ống mao bằng cách kẹp bớt ống mao.
- Trở lực ống mao càng lớn, độ lạnh đạt được càng sâu, nhưng năng suất lạnh của hệ thống càng nhỏ, vì vậy chỉ cân cấp vừa đủ độ lạnh cần đạt. 

Một số hư hỏng và cách khắc phục

- Ống mao có tiết diện rất nhỏ nên rất dễ bị tắc bẩn, một phần hoặc toàn phần. Khi tắc hoàn toàn, hệ thống mất lạnh, máy nén chạy không tải, dòng điện có trị số thấp nhất (chạy không tải). Khi tắc 1 phần tủ kém lạnh và hầu như không nghe thấy tiếng "xì xì" do gas phun vào dàn bay hơi, dòng nhỏ hơn bình thường. Chỗ tắc ống mao do mồ hôi.
Dùng đèn khò hơ nóng chỗ bị tắc khi máy chạy dùng tuốc nơ vít gõ nhẹ vài lần. Nếu không hết phải tháo ra để thông lại hoặc cắt bỏ phần bị tắc vì thường hay tắc ngay ở gần phin lọc, nếu cần phải thay mới.
- Ống mao là ống rất nhỏ và mỏng nên dễ bị móp méo gãy xì. Khi thấy tủ kém lạnh hoặc mất lạnh có thể kiểm tra tình trạng ống mao và có biện pháp khắc phục sửa chữa hoặc thay mới. 
- Ống mao là ống rất nhỏ và mỏng nên dễ bị móp méo gãy xì. Khi thấy tủ kém lạnh hoặc mất lạnh có the kiem tra tình trạng ống mao và có biện pháp khắc phục sửa chữa hoặc thay mới.
- Van tiết lưu nhiệt có nhiều chi tiết chuyể động nên cũng hay có những trục trặc ở các chi tiết này. Các chi tiết chuyển động có thể bị mòn, bị kẹt vì bẩn, có thể bị tắc ban do lưới lọc bị thủng. Biểu hiện ở hệ thống lạnh giống như khi ống mao bị tắc. Nói chung những hư hỏng này phải chuyên cho thợ chuyên môn sửa chữa.
- Van tiết lưu nhiệt có hệ thống cảm nhiệt có nạp môi chất. Hệ thống này cũng có thể bị thủng xì, làm van mất tác dụng. Phải thay mới hệ thống cảm nhiệt cùng loại hoặc thay thế van mới phù hợp.


Tác giả bài viết

Bài viết liên quan