Tổng quan về Chất Tải Lạnh - Phần 1

Chất tải lạnh là môi chất trung gian tải lạnh từ máy và thiết bị lạnh đến hộ tiêu thụ lạnh. Còn gọi là chất tải lạnh thứ cấp hay môi chất lạnh thứ cấp

Trước kia chất tải lạnh thường được sử dụng ở nước ta là các dung dịch muối như NaCl, CaCl2 ... Tuy nhiên, các dung dịch muối này là những môi trường xâm thực rất mạnh và là nguyên nhân dẫn đến ăn mòn kim loại có mặt trong hệ thống, gây ra sự phá huỷ trang thiết bị làm giảm hiệu quả kinh tế và ảnh hưởng tới quá trình sản xuất. Gần đây, do nhu cầu phát triển sản xuất, đổi mới công nghệ trong ngành thực phẩm, các trang thiết bị công nghệ mới đòi hỏi các sản phẩm phục vụ kèm theo phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật cao của máy móc, thiết bị. Vì vậy chất tải lạnh cũng dần được chuyển đổi từ các dung dịch muối sang loại môi chất khác nhằm khắc phục được các nhược điểm của các chất tải lạnh truyền thống.

Do là sản phẩm mới sử dụng cho trang thiết bị, công nghệ mới nên hiện tại ở nước ta chưa có sản phẩm chất tải lạnh được sản xuất trong nước mà phải sử dụng các sản phẩm nhập ngoại hoặc được cung ứng bởi các hãng nước ngoài.

Qua việc đánh giá phân tích tình hình sử dụng trong nước, có thể thấy nghiên cứu sản xuất chất tải lạnh đáp ứng được nhu cầu chất tải lạnh đối với các hệ thống làm lạnh trong các nhà máy chế biến thuỷ sản và chế biến thực phẩm.

Việc nghiên cứu thành công chất tải lạnh gốc glycol sẽ góp phần ổn định sản xuất cho các nhà máy chế biến thuỷ sản và thực phẩm do chủ động được nguồn cung chất tải lạnh trong nước đồng thời tiết kiệm ngoại tệ khi phải nhập ngoại sản phẩm cùng loại

Khái niệm về chất tải lạnh

Chất tải lạnh là môi chất trung gian tải lạnh từ máy và thiết bị lạnh đến hộ tiêu thụ lạnh. Chất tải lạnh còn được gọi là chất tải lạnh thứ cấp hay môi chất lạnh thứ cấp (secondary refrigerant) để phân biệt với môi chất lạnh sơ cấp (primary refrigerant) làm môi chất tuần hoàn trong máy lạnh.

Hệ thống lạnh dùng chất tải lạnh là hệ thống gián tiếp. Sản phẩm được làm lạnh gián tiếp qua chất tải lạnh. Người ta sử dụng chất tải lạnh trong các trường hợp sau:
  • Khó sử dụng trực tiếp dàn bay hơi để làm lạnh sản phẩm.
  • Môi chất lạnh có tính độc hại và có ảnh hưởng không tốt đến môi trường và sản phẩm bảo quản, chất tải lạnh trung gian được coi là vòng tuần hoàn an toàn.
  • Khi có nhiều hộ tiêu thụ lạnh và khi hộ tiêu thụ lạnh ở xa trung tâm cung cấp lạnh. Ở đây, nếu dùng dàn bay hơi trực tiếp sẽ rất bất tiện vì đường ống môi chất dài và phức tạp, tốn môi chất lạnh, việc phát hiện rò rỉ khó khăn, tổn thấp áp suất lớn, việc phân phối đều môi chất lỏng cho các dàn bay hơi cũng khó khăn. Tất cả các nhược điểm này đều có thể khắc phục khi dùng chất tải lạnh. Ví dụ đối với một kho lạnh có nhiều buồng với nhiều dàn lạnh bảo quản thực phẩm việc dùng vòng tuần hoàn chất tải lạnh có nhiều ưu điểm về vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa hơn.

Nhược điểm cơ bản của hệ thống lạnh dùng chất tải lạnh là:

  • Hiệu suất nhiệt kém hơn, tổn thất exergi lớn hơn, do phải làm lạnh gián tiếp qua vòng tuần hoàn chất tải lạnh, hiệu nhiệt độ bay hơi và buồng lạnh tăng, hệ số lạnh giảm và hiệu quả chu trình lạnh giảm.
  • Thiết bị kồng kềnh hơn vì tốn thêm nhiều thiết bị cho vòng tuần hoàn chất tải lạnh : bơm, dàn, bể dãn nở...
  • Vốn đầu tư ban đầu tăng.
Tuy nhiên, khi xét từng trường hợp ứng dụng cụ thể, nhiều khi hệ thống gián tiếp lại đơn giản và kinh tế hơn.

Có thể phân loại chất tải lạnh theo các đặc điểm sau:

  • Căn cứ vào dạng, có thể phân loại ra chất tải lạnh khí, lỏng hoặc rắn.
  • Căn cứ vào thành phần hoá học có thể phân ra các loại chất tải lạnh vô cơ, hữu cơ như nước, nước muối, dung dịch cồn, rượu, các hydrocacbon và các loại freôn.
  • Căn cứ vào tính chất sử dụng phân ra chất tải lạnh sử dụng một lần như nước đá, đá khô, nitơ lỏng và chất tải lạnh tuần hoàn như nước muối, glycol...

Yêu cầu đối với chất tải lạnh

Chất tải lạnh lý tưởng cần có các tính chất sau đây:
  • Điểm đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ làm việc của hệ thống nhiều. Trong thực tế, phải có hiệu nhiệt độ an toàn là 5oC, ví dụ nếu yêu cầu nhiệt độ làm việc của hệ thống là -15oC thì nhiệt độ đông đặc của chất tải lạnh ít nhất phải đạt -20oC hoặc thấp hơn nữa.
  • Nhiệt độ sôi phải đủ cao để không bị bay hơi tốt thất vào môi trường khi máy lạnh không hoạt động, nghĩa là phải không dễ bay hơi. Đối với các chất dễ bay hơi như cồn, rượu... phải cho tuần hoàn trong hệ thống kín để tránh tổn thất do bay hơi.
  • Không được ăn mòn thiết bị, gây han rỉ đối với máy móc và thiết bị, làm giảm tuổi thọ, gây ra các hỏng hóc.
  • Không ảnh hưởng đến các vật liệu làm kín.
  • Dễ dàng kiểm tra nhiệt độ đông đặc.
  • Không cháy, không gây nổ.
  • Không độc hại với cơ thể sống, không làm mất phẩm chất hàng hoá bảo quản.
  • Hệ số dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng càng lớn càng tốt vì chất tải lạnh cần có tính chất trao đổi nhiệt tốt và khả năng trữ lạnh lớn.
  • Độ nhớt và khối lượng riêng càng nhỏ càng tốt vì độ nhớt nhỏ, tổn thất áp suất trên đường ống giảm, công tiêu tốn cho việc tuần hoàn chất tải lạnh giảm ; khối lượng riêng nhỏ cũng làm giảm công bơm đồng thời tăng hệ số trao đổi nhiệt.
  • Cần có tính kinh tế tốt nghĩa là rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển và bảo quản. Không có chất tải lạnh lý tưởng đáp ứng đầy đủ các tính chất trên. Trong thực tế, chỉ có chất tải lạnh có cả các ưu nhược điểm. Khi ứng dụng trong các trường hợp cụ thể cần phải chọn chất tải lạnh sao cho nó phát huy được các ưu điểm và hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm của nó.

Nguyên lý làm việc của hệ thống làm lạnh

Hệ thống làm lạnh bao gồm một số bộ phận chính sau: Thùng chứa dung dịch chất tải lạnh, bơm dung dịch và hệ thống làm lạnh trung tâm bao gồm máy nén một cấp, dàn bay hơi làm lạnh dung dịch chất tải lạnh ; dàn ngưng tụ chất tải lạnh sơ cấp
Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống làm lạnh
Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống làm lạnh

Nguyên lý làm việc của hệ thống làm lạnh: Chất tải lạnh từ thùng chứa được trao đổi nhiệt với chất tải lạnh sơ cấp (ví dụ NH3) nhờ hệ thống làm lạnh trung tâm. Chất tải lạnh sau khi đã hấp thụ nhiệt từ chất tải lạnh sơ cấp sẽ được bơm đến các hộ tiêu thụ lạnh.Các hộ tiêu thụ lạnh là các thùng chứa sản phẩm được thiết kế dạng áo bọc ngoài có chất tải lạnh thứ cấp tuần hoàn.

Hệ thống làm lạnh thứ cấp được cấu tạo từ nhiều vật liệu khác nhau bao gồm các kim loại và hợp kim khác nhau và các vật liệu làm kín khác như nhựa, polime, cao su... Tuỳ thuộc vào các thiết kế hệ thống làm lạnh khác nhau để có được chi phí tối ưu mà các thiết bị của hệ thống làm lạnh được thiết kế với các vật liệu kim loại khác nhau. Các dạng vật liệu kim loại chế tạo thiết bị thường sử dụng trong hệ thống làm lạnh được đưa ra trong bảng:

Dạng vật liệu Các chi tiết bộ phận
Đồng Các ống dẫn glycol, ống truyền nhiệt của dàn bay hơi
Hợp kim đồng - kẽm Các van
Thép Ống dẫn glycol, thùng chứa, các van
Nhôm Bơm tuần hoàn, dàn lạnh
Gang Các van, bơm tuần hoàng

Còn tiếp...
  • Chia sẻ qua Zalo
  • Chia sẻ FB
  • Góp ý & Báo lỗi
  • Bình luận0
Thêm đánh giá

Trở thành người đầu tiên bình luận cho bài viết này!

Back to Top