tài liệu về tủ lạnh dân dụng

Tủ lạnh loại khí nén Ứng dụng hiện tượng trong quá trình hoá khí sôi ở dàn bay hơi củakhí Frêon đã hoá lỏng để làm lạnh, sau đó khí Frêon lại được đưa vào máynén đê chuyển thành Frêon dạ

TỦ LẠNH

I KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

Có nhiều phương pháp làm lạnh khác nhau, mỗi phương pháp làmlạnh có nguyên lý làm việc và thiết bị riêng nhiều phương pháp làm lạnhchỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết, nhiều máy lạnh chỉ có phạm vi ứng dụngtrong phạm vi phòng thí nghiệm chỉ có một số ít phương pháp làm lạnh có

ý nghĩa thực tế và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong sản xuất.Chương này chủ yếu giới thiệu máy lạnh dùng trong gia đình, trong đó có

tủ lạnh

Tủ lạnh trong gia đình là thiết bị hạ thấp nhiệt độ trong tủ nhằm đểbảo quản thực phẩm, thuốc men, rau quả hoặc làm nước đá phục vụ giảikhát

Hiện nay các tủ lạnh trong gia đình đều dùng năng lượng điện để làmlạnh, ở những nơi không có nguồn lưới quốc gia, có thể dùng loại tủ lạnhchay năng lượng nhiệt

Thường vỏ tủ lạnh thường chế tạo thành 2 lớp, giữa 2 lớp có đệmchất cách nhiệt, hạn chế trao đổi nhiệt giữa trong và ngoài tủ Chất làm lạnhtrong tủ(tác nhân lạnh) giữ vai trò quan trọng và là phương tiện vận chuyển

để tải nhiệt ở trong tủ ra bên ngoài tủ Như vậy hệ thống làm lạnh của tủlạnh phải có 2 phần trao đổi nhiệt: Bộ phận thu nhiệt ở trong tủ(Dàn lạnh)

Và bộ phận toả nhiệt ở ngoài tủ(Dàn nóng)

Tuỳ theo nguyên tắc thu và toả nhiệt, tủ lạnh chia ra làm 3 loại: loạikhí nén, loại cặp nhiệt điện, loại hấp thụ

a Tủ lạnh loại khí nén

Ứng dụng hiện tượng trong quá trình hoá khí sôi ở dàn bay hơi củakhí Frêon đã hoá lỏng để làm lạnh, sau đó khí Frêon lại được đưa vào máynén đê chuyển thành Frêon dạng lỏng, chuẩn bị cho chu trình tiếp theo

Tủ lạnh loại khí nén có năng suất cao, tốc độ làm lạnh nhanh, côngsuất lớn nên được dùng phổ biến hiện nay Tuy nhiên do phải dùng hệ động

cơ máy nén nên tủ lạnh loại này làm việc ồn hay hỏng hóc

b Tủ lạnh loại hấp thụ

Ứng dụng hiện tượng thu nhiệt trong quá trình hoá hơi của Amôniắc.Chất hấp thụ có thể là chất trung gian có thể là nước hay một chất nào kháchấp thụ Amôniắc , tạo thành dung dịch Amôniắc đậm đặc Dung dịch nàyđược nung nóng lên khi Amôniắc hấp thụ nó bốc hơi(Sôi) tạo thành hơiAmôniắc áp suất cao Hơi Amôniắc ở nhiệt độ cao và áp suất cao được dẫnvào dần ngưng, ở dần ngưng(Dàn nóng) có nắp nhiều cánh toả nhiệt nênnhiệt độ của hơi Amôniắc giảm xuống nhanh chóng Amôniắc hoá lỏngchảy vào dần bay hơi, ở dần lạnh Amôniắc bay hơi và thu nhiệt ở dàn lạnh

1

tạo thành buồng lạnh Sau đó Amôniắc lại được chất lỏng hấp thụ để tạothành Amôniắc dưới dạng dung dịch đậm đặc và chu trình sau lại tiếp diễn.

Tủ lạnh kiểu hấp thụ làm việc với năng suất thấp hơn kiểu khí nén,thời gian làm lạnh lâu tiêu thụ năng lượng lớn hơn kiểu khí nén từ 1 đến 1,5lần, tuy nhiên không có động cơ tủ lạnh làm việc êm, tuổi thọ cao

c Tủ lạnh loại cặp nhiệt điện.

Ứng dụng hiệu ưng Peltier, ông Peltier đã phát minh ra hiện tượngkhi cho dòng điện đi qua 2 kim loại hoặc hai chất bán dẫn có đặc tính dẫnđiện khác nhau, tại chỗ tiếp xúc giữa hai kim loại đó xảy ra hiện tượng hấpthụ nhiệt, hiện tượng đó gọi là hiệu ứng Peltier

Người ta đã sử dụng hiệu ứng Peltier để làm máy lạnh Nguyên lýhoạt động như sau: Dùng 2 chất bán dẫn mà sự dẫn điện của nó là điện tử

âm và chất bán dẫn mà sự dẫn điện của nó là lỗ trống được nối với nhaubằng thanh đồng chúng tạo thành cặp nhiệt điện Nếu cho dòng điện 1chiều đi từ chất bán dẫn âm sang tấm bán dẫn dương thì đầu nối giữa 2 chấtbán dẫn hấp thụ nhiệt bị lạnh đi còn đầu kia toả nhiệt lượng nhiệt mà đầulạnh hấp thụ được Q1 được xác định theo công thức: Q1=(ỏ1-ỏ2)IT1

Áp dụng hiện tượng này có thể ghép nhiều cặp bán dẫn khác loại vớinhau, đưa tất cả các đầu lạnh về một phía(Dàn lạnh) các đầu nóng về 1 phía(dàn nóng) để chế tạo thành tủ lạnh

Ưu điểm của tủ lạnh cặp nhiệt điện làm việc tin cậy, chạy êm, hiệusuất cao hơn loại hấp thụ có thể dùng nguồn điện ắc quy nên tủ lạnh có thể

di động đặt trên ôtô Tuy nhiên giá thành còn cao, hiệu suất và năng suấtlàm lạnh thấp hơn loại khí nén nên chưa được dùng rộng rãi

2

II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY LẠNH

1 Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh loại khí nén.

Hoạt động của hệ thống lạnh ở hình vẽ như sau:

Khi máy nén làm việc hơi của môi chất từ giàn bay hơi được hút vàomáy nén, lượng hơi này được máy nén nén lên đến áp suất 6 đến 11at do bịnén với áp suất cao, môi chất nóng nên và đi theo đường ống đến dànngưng Dàn ngưng là ống dài uốn khúc có gắn các thanh tản nhiệt, nhằmtạo điều kiện đẩy nhanh quá trình toả nhiệt của môi chất ra ngoài khôngkhí Khi đó áp suất của môi chất vẫn còn cao Tại dàn ngưng môi chất đượclàm lạnh và hoá lỏng ở áp suất cao, vì thế dàn ngưng còn gọi là giàn nóng,nhiệt độ dàn ngưng bao giờ cũng cao hơn nhiệt độ môi trường khoảng từ 10đến 15 độ C Môi chất lỏng ở dần ngưng được đưa qua van tiết lưu Van tiếtlưu thực chất là một tiết diện bé thắt lại, khi môi chất lỏng qua nó bị giảm

cả áp suất và nhiệt độ Trong tủ lạnh gia đình người ta thay van tiết lưubằng ống mao dẫn Khi môi chất lỏng qua ống mao dẫn tới dàn bay hơi, ápsuất của nó giảm đột ngột và môi chất lỏng biến thành hơi ẩm, tức là hỗnhợp cả hơi và lỏng ở áp suất và nhiệt độ thấp Hơi này đưa đến giàn bayhơi, tại đây hơi ẩm sẽ sôi và nó hút nhiệt độ của các vật xung quanh thựchiện quá trình làm lạnh Sau khi hút nhiệt và sôi hỗn hợp hơi và lỏng hoàntoàn biến thành hơi và được máy nén hút về lặp lại chu trình mới nén - hoálỏng - bay hơi Dàn ngưng tụ(Dàn nóng) đặt ở ngoài tủ, dàn bay hơi (Dànlạnh) đặt ở trong tủ

Thực chất máy lạnh là một máy thu nhiệt, thực hiện quá trình hútnhiệt ở nguồn nhiệt độ thấp (ở dàn bay hơi) và nhả nhiệt cho nguồn có

3

nhiệt độ cao hơn(Dàn ngưng) Thực hiện quá trình tiêu tốn năng lượng đó

là điện năng cho động cơ điện kéo máy nén làm việc

Để đánh giá khả năng làm lạnh của tủ lạnh, người ta dùng khái niệmnăng suất lạnh tức là lượng nhiệt(Kcal) mà máy hút được trong một đơn vịthời gian (Giờ) Đơn vị năng suất lạnh (Kcal/giờ)

Các máy lạnh khác nhau có năng suất lạnh khác nhau, nhưng vớimột máy lạnh năng suất lạnh không phải là một trị số cố định, mà phụthuộc vào nhiều yếu tố Nếu tăng nhiệt độ sôi và giảm nhiệt độ ngưngcủa môi chất thì năng suất lạnh sẽ tăng Tất nhiên giảm nhiệt độ sôi tăngnhiệt độ ngưng thì năng suất của máy lạnh giảm Điều này cũng dễ hiểuvào mùa đông làm lạnh nhanh hơn mùa hè

Năng suất làm lạnh của một máy lạnh thường được cho ở điều kiệntiêu chuẩn khoảng từ 90 đến 200 kcal/giờ

Đối với tủ lạnh gia đình, máy nén và động cơ được đặt trong một vỏchung chỉ có các đầu ống và cực điện nối ra ngoài Dùng phương pháp nàykhả năng rò rỉ môi chất ra ngoài ít hơn, nhưng dây quấn động cơ phải làmviệc ở nhiệt độ cao trong môi trường và khí Frêon

III TỦ LẠNH

1 Môi chất lạnh và dầu bôi trơn

Trong tủ lạnh gia đình thường dùng là Frêon 12 (R12) có công thứchoá học CF2CP2 là sản phẩm tổng hợp từ dầu mỏ R12 là khí không màu,không độc ở nồng độ thấp, R12 chỉ độc khi nồng độ trong không khí lớnhơn 20% thể tích

ở áp suất khí quyển 1at, R12 sôi ở -29,8 độ C và đông thành đá ở -155 độC

R12 trơ về hoá học, hầu như không tác dụng với bất kỳ kim loạinào, không dẫn điện, khả năng rò rỉ qua các lỗ nhỏ trong kim loại caohơn không khí nhiều R12 có khả năng hoà tan cac hợp chất hữu cơ vànhiều loại sơn, do đó dây quấn động cơ phải dùng loại sơn cách điện đặcbiệt, không hoà tan trong R12

R12 không hoà tan trong nước Lượng nước cho phép trong tủ lạnhgia đình không quá 0,0006% theo khối lượng

ở điều kiện bình thường R12 không độc, không ảnh hưởng gì tới chấtlượng thực phẩm Nhưng ở nhiệt độ cao hơn 400 độ C, R12 tiếp xúc trựctiếp với ngọn lửa bị phân huỷ thành Hyđrôclorua rất độc Giữa áp suất vànhiệt độ sôi của R12 có quan hệ chặt chẽ với nhaui

R12 hoá lỏng và dầu bôi trơn hoà tan vào nhau không có giới hạn.Khi R12 hoà tan trong dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu bôi trơn giảm xuống.Khi áp suất và nhiệt độ giảm thì độ hoà tan của hơi R12 trong dầu tăng lên

4

Dầu bôi trơn trong máy nén, động cơ tủ lạnh gia đình không thể bổxung dịnh kỳ được, hơn nữa dầu bôi trơn làm việc trong điều kiện R12 hoàtan nên dầu bôi trơn phải thoả mãn các yêu cầu đặc biệt: độ ổn định và độnhớt cao, độ ẩm thấp, nhiệt độ đông đặc và độ làm đục thấp độ ổn định caocủa dầu bôi trơn là khả năng chống sự ôxy hoá của dầu cao, đó là yêu cầuđặc biệt quan trọng.

Dầu bôi trơn khô hút ẩm mạnh và dễ dàng hấp thụ nước trong khôngkhí Do đó khi bảo quản, vận chuyển dầu phải chứa trong thùng kín Trướckhi cho dầu vào tủ lạnh cần phải sấy dầu và kiểm tra đúng loại dầu sử dụng

2 Máy nén của tủ lạnh gia đình.

a Nhiệm vụ của máy nén

- Hút hết môi chất lạnh tạo ra ở dàn bay hơi, đồng thời duy trì áp suất cầnthiết cho sự bay hơi ở nhiệt độ thấp

- Nén môi chất ở trạng thái hơi từ áp suất bay hơi tới áp suất ngưng tụ vàđẩy vào dàn ngưng

- Phải đủ năng suất, khối lượng, lưu lượng môi chất qua máy nén, phù hợpvới tải nhiệt của dàn bay hơi và dàn ngưng tụ

b Yêu cầu của máy nén

- Làm việc chắc chắn ổn định, có tuổi thọ và độ tin cậy cao, có khả năngsản xuất hàng loạt

- Hiệu suất làm việc cao

- Khi làm việc phát sinh tiếng ồn ít nhất

c Phân loại máy nén

Hiện nay ở nước ta dùng rất nhiều loại tủ lạnh của nhiều hãng và nhiềunước khác nhau Mỗi hãng, mỗi nước chế tạo máy nén có những đặc điểmkhác nhau, nhưng về nguyên tắc cơ bản đều giống nhau

Máy nén tủ lạnh gia đình dùng phổ biến nhất hiện nay là loại máy nénPistông dùng cơ cấu tay quay thanh trượt Ngoài ra còn có loại máy nénRôto, chủ yếu dùng cho máy điều hoà nhiệt độ, ít thấy trong tủ lạnh giađình

d Nguyên lý làm việc của máy nén

Máy nén Pistông dùng cơ cấu tay quay thanh truyền

Máy nén Pistông dùng cơ cấu tay quay thanh truyền biến chuyển độngquay của động cơ điện thành chuyển động tịnh tiến của Pistông Quá trìnhhút và nén nhờ sự thay đổi thể tích của khoảng giữa Pistông và xilanh

5

Máy nén Pistông dùng cơ cấu tay quay thanh trượt

6

3 Một số chỉ tiêu tủ lạnh gia đình

7

4 Dàn ngưng

9

5 Dàn bay hơi

10

6 Ống mao

a Sự làm việc của ống mao

12

7 Các thiết bị phụ trợ khác

13

8 Động cơ điện

9 Điều chỉnh nhiệt độ

16

10 Một số sơ đồ tủ lạnh điển hình

17

IV SỬ DỤNG, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA TỦ LẠNH.

1 Chọn tủ lạnh:

20

2 Sử dụng tủ lạnh

21

3 Một số hư hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục.

PHẦN THỰC HÀNH

24

1 Nguyên lý hoạt động

Là loại tủ lạnh ngoài việc làm lạnh, làm đá còn có bộphận xả tuyết tự động dùng rơ le thời gian Giàn lạnh nằmphía trên ngăn đá, ngăn dới đợc làm mát nhờ quạt gió

+ Hoạt động của máy nén:

Khi cấp điện, giả sử tiếp điểm trong rơ le thời gian ở vị trí

đóng 4-3: Máy nén đợc cấp điện qua bộ điều nhiệt, qua rơ lekhởi động thực hiện quá trình làm lạnh, đồng thời cấp điệncho quạt gió thổi hơi lạnh xuống phía ngăn dới Lúc này rơle thờigian đợc cấp điện qua điện trở xả đá cho động cơ định thờitrong rơ le thời gian hoạt động Trong quá trình hoạt động nếunhiệt độ đủ lạnh theo chỉnh định của thermostat nó sẽ cắt

điện cấp cho máy nén

+ Hoạt động của mạch xả tuyết:

Động cơ định thời trong rơ le thời gian sau khoảng 6 giờ tác

động mở tiếp điểm 4-3, đóng tiếp điểm 4-2 ngắt điện cấpcho máy nén đồng thới cấp điện cho điện trở xả tuyết thựchiện quá trình xả tuyết

25

26

MÔ HÌNH TỦ LẠNH GIÁN TIẾP

I Tính năng của thiết bị.

 Giúp học sinh có kiến thức tổng quan về hệ thống lạnh của tủ lạnh.

 Luyện tập kỹ năng tháo lắp các thiết bị của tủ lạnh

 Thực hành việc thay thế hoặc sửa chữa các thiết bị của tủ lạnh

5 Ống tiết lưu (ống mao)

6 Van một chiều (Van nạp gas)

7 Đồng hồ chỉ áp lực cao (mầu đỏ)

8 Đồng hồ chỉ áp lực thấp (mầu xanh)

9 Môi chất lạnh : freon- 134a (R134a)

III Chức năng của từng bộ phận

1 Máy nén (block): Gồm động cơ điện và máy nén khí dùng để bơm

gas vào đường ống tạo ra áp lực

2 Dàn nóng (dàn ngưng) : Có tác dụng thải nhiệt của hơi gas ra môi

trường bên ngoài để hơi gas ngưng tụ thành gas lỏng

3 Dàn lạnh (dàn bay hơi): Có tác dụng thu nhiệt của môi trường cần

làm lạnh và cấp cho gas lỏng đi bên trong để gas lỏng sôi và bay hơi Môitrường cần làm lạnh do mất nhiệt nên giảm nhiệt độ

27

5 Phin sấy lọc: Bộ lọc có tác dụng lọc những chất bẩn còn lẫn lộn

trong gas, hút hơi nước còn sót lại trong đường ống để chống tắc gas trong

hệ thống, đặc biệt là trong ống tiết lưu

6 Ống tiết lưu (ống mao): Trong những thiết bị lạnh công nghiệp

người ta thường dùng van tiết lưu để điều chỉnh áp lực gas, trong thiết bịgia dụng thường dùng ống tiết lưu chỉ để điều chỉnh trong quá trình lắp ráp,không điều chỉnh trong quá trình sử dụng - ống tiết lưu có tiết diện nhỏ vàđường ống dài, làm gas khó đi qua, tạo ra sự giảm áp suất của gas sau khi

đi qua

7 Van một chiều (đầu nạp gas) : Mô hình bố trí sẵn một đầu nạp gas

có gắn van một chiều bên ngoài có nắp đậy giáo viên có thể dùng van này

để xả gas, nạp gas (ấn đầu ruồi của van vào trong) và cho học sinh thực tậpnạp gas

8 Đồng hồ đo nhiệt độ : Giúp học sinh quan sát được nhiệt độ dàn

lạnh và nhiệt độ buồng lạnh

9 – 10 Là 2 đồng hồ để học sinh quan sát áp lực gas (mở van chặn

đỏ, đóng van chặn xanh trên mô hình).

11 Mắt gas: Để quan sát tình trạng gas trong hệ thống, nếu gas lỏng

trong veo và ngập mắt gas thì là đủ gas, nếu gas lỏng sủi bọt là thiếu gas,còn nếu mắt gas có các vân dầu là hết gas

 Khoảng thời gian giữa các lần khởi động là ≥ 5 phút

 Kiểm tra áp suất nén phải < 15 kg/cm2

28

IV SƠ ĐỒ LẠNH

V SƠ ĐỒ ĐIỆN

29

Lưu ý: khi lắp sơ đồ điện chân L1, N có nguồn 220V khi bật aptomat

Bước 1: Kiểm tra xác định các thiết bị :

- Xác định các chân C, R, S của máy nén

- Kiểm tra các chân của Rơ le khởi động

- Kiểm tra Rơle bảo vệ

- Kiểm tra rơ le nhiệt độ

- Kiểm tra công tắc cửa và bóng đèn

- Kiểm tra cầu chì âm, cầu chì dương

-

Bước 2 : Lắp ráp mạch theo sơ đồ nguyên lý.

Bước 3: Kiểm tra mạch toàn mạch : Dùng đồng hồ vạn năng Bước 3: Cấp nguồn cho mạch và theo dõi các thông số hoạt động: Điện áp nguồn, cường độ dòng điện, áp suất.

Bài thực hành 2: Hút chân không, nạp gas cho tủ lạnh

Bước 1: Lắp bộ đồng hồ nạp gas vào mô và vào máy hút chân không.

Bước 2: Hút chân không.

a Mở lớn các van

b Theo dõi đồng hồ áp suất thấp nếu đạt 26 - 28 InHg thì kết thúc Bước 3: Thay bình gas vào máy hút chân không

Bước 4: Khởi động mô hình

Bước 5: Mở van trên đồng hồ và mở từ từ van bình gas

Bước 6: Theo dõi áp suất nạp nằm trong khoảng 0,5 - 1,2 kg/cm2Bước 7 : Nhận biết đủ gas: