Cân chỉnh ống mao cho máy lạnh nén hơi công suất nhỏ

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2013<br /> <br /> THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC<br /> <br /> CÂN CHỈNH ỐNG MAO CHO MÁY LẠNH NÉN HƠI CÔNG SUẤT NHỎ<br /> THE CALIBRATION OF CAPILLARY TUBES FOR LOW-POWER REFRIGERATING<br /> SYSTEMS<br /> Trần Đại Tiến1, Nguyễn Đình Khương2, Đặng Nhật Khánh3<br /> Ngày nhận bài: 06/3/2012; Ngày phản biện thông qua: 05/12/2012; Ngày duyệt đăng: 15/5/2013<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Trong kỹ thuật, khi cần thiết kế, lắp đặt máy lạnh nén hơi công suất nhỏ, việc cân chỉnh ống mao cho phù hợp với yêu<br /> cầu công nghệ còn gặp nhiều khó khăn và chủ yếu vẫn lắp đặt theo kinh nghiệm, mất rất nhiều thời gian. Bài viết giới thiệu<br /> phương pháp cân chỉnh ống mao cho đa dạng môi chất lạnh, nhiệt độ bay hơi và công suất của máy nén lạnh. Kết quả cho<br /> thấy mối quan hệ giữa chiều dài ống mao với nhiệt độ bay hơi là một hàm số mũ.<br /> Từ khóa: hệ thống lạnh, ống mao, môi chất lạnh, nhiệt độ<br /> <br /> ABSTRACT<br /> In engineering, installating or designing low-power refrigerating systems,how to calibrate capillary tubes that<br /> meet the technological requirements is still difficult and mostly installed with personal experiences, which takes plenty of<br /> time. This article introduces the method to calibrate the capillary tubes in various evaporation temperatures, refrigerants<br /> and refrigeration compressors’ power. The results showed the relation between the length of capillary tubes and<br /> evaporation temperatures in an exponential function.<br /> Keywords: refrigerating system, capillary tube, refrigerant, temperature<br /> <br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Ống mao có vai trò như van tiết lưu để cung cấp môi chất lạnh cho thiết bị bay hơi, môi chất lạnh qua ống<br /> mao sẽ giảm từ áp suất ngưng tụ Pk đến áp suất bay hơi suất P0 như trên hình 1.<br /> <br /> Hình 1. Sự giảm áp suất môi chất lạnh qua ống mao<br /> <br /> Khi máy nén lạnh dừng sau một thời gian ngắn<br /> áp suất hút và đẩy bằng nhau, nên máy nén khởi<br /> động lại dễ dàng. Do đó cấp dịch bằng ống mao<br /> phù hợp cho các loại máy lạnh công suất nhỏ. Đặc<br /> biệt là động cơ máy nén dùng điện một pha như tủ<br /> lạnh gia đình; thương nghiệp; tủ kem; máy điều hòa<br /> không khí công suất nhỏ…<br /> Trong thiết kế, lắp đặt máy lạnh công suất nhỏ<br /> việc cân chỉnh ống mao cho phù hợp với yêu cầu<br /> <br /> 1<br /> <br /> công nghệ còn gặp nhiều khó khăn và chủ yếu<br /> vẫn lắp đặt theo kinh nghiệm, mất rất nhiều thời<br /> gian. Theo kinh nghiệm [1] cân chỉnh ống mao<br /> như trên hình 2: tủ lạnh dùng môi chất lạnh R12<br /> với nhiệt độ -60C thì áp suất nén trên đồng hồ<br /> Pnén = 130÷150PSI; -120C áp suất Pnén = 150÷160PSI,<br /> tủ kem, tủ bảo quản đông áp suất pnén = 160÷180PSI.<br /> Nhưng khi cần thay đổi môi chất lạnh sang R134a;<br /> R22; R404a và nhiệt độ môi trường cần làm lạnh…<br /> <br /> TS. Trần Đại Tiến, 2 KS. Nguyễn Đình Khương, 3KS. Đặng Nhật Khánh: Khoa Cơ khí - Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> 34 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2013<br /> <br /> thì việc cân chỉnh ống mao lại gặp khó khăn. Do đó việc tìm phương pháp cân chỉnh ống mao là vấn đề cần<br /> thiết mà thực tế đặt ra.<br /> II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 1. Đối tượng nghiên cứu<br /> Đối tượng nghiên cứu là ống mao có đường kính trong và ngoài tương ứng là 1,07 mm và 1,60 mm, được<br /> thử nghiệm trên máy nén lạnh hiệu SANYO của Nhật công suất 1/6HP với môi chất lạnh R134a; R404a.<br /> 2. Phương pháp nghiên cứu<br /> Dùng phương pháp thực nghiệm để xác định chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi thay đổi và thực hiện<br /> trên sơ đồ cân chỉnh ống mao ở hình 2. Để cân chỉnh ống mao cần tính được tổn thất áp suất qua ống mao:<br /> từ nhiệt độ ngưng tụ tk và bay hơi t0. Trong đó Pk và P0 là áp suất ngưng tụ và bay hơi.<br /> <br /> Hình 2. Sơ đồ cân chỉnh ống mao<br /> <br /> Máy nén lạnh công suất nhỏ do dàn ngưng tụ giải nhiệt chủ yếu bằng không khí, ở điều kiện khí hậu Việt<br /> Nam nhiệt độ ngưng tụ thường vào khoảng từ 36 đến 380C.<br /> Nếu nhiệt độ môi trường cần làm lạnh theo yêu cầu công nghệ là tf. Khi đó nhiệt độ bay hơi<br /> Với dàn lạnh tiếp xúc trực tiếp:<br /> , dàn lạnh không khí:<br /> , dàn lạnh làm lạnh nước<br /> hay chất lỏng:<br /> .[3].<br /> Từ nhiệt độ ngưng tụ tk và bay hơi t0 tra bảng hơi bão hòa của môi chất lạnh xác định được Pk và P0, hiệu<br /> áp suất<br /> chính là tổn thất áp suất qua ống mao.<br /> Trên hình 2 cho thấy áp suất của không khí trước và sau ống mao:<br /> và nếu bỏ<br /> qua tổn thấy áp suất tại cửa ra của ống mao thì<br /> . Từ đó suy ra hiệu áp suất của không khí trước và sau<br /> ống mao<br /> . Trong hệ thống lạnh với một môi chất lạnh cho trước thì tổn thất áp suất qua ống<br /> mao là:<br /> . Hay cần điều chỉnh chiều dài ống mao để áp suất nén trên đồng hồ<br /> theo sơ đồ bố trí thí nghiệm trên hình 3.<br /> Sơ đồ bố trí thí nghiệm<br /> Ống mao<br /> <br /> ↓<br /> <br /> Cắt đoạn<br /> <br /> ↓<br /> <br /> Hàn nối với ống đẩy của máy nén lạnh<br /> <br /> ↓<br /> <br /> Điều chỉnh chiều dài ống mao sao cho áp suất nén<br /> Pnén = Pk – P0<br /> <br /> ↓<br /> <br /> Xác định chiều dài ống mao<br /> Hình 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm<br /> Ống mao có đường kính trong 1,07mm, tiến<br /> hành cắt thành các đoạn và hàn nối với ống đẩy của<br /> <br /> máy nén lạnh như trên hình 2. Cho máy nén lạnh<br /> chạy sau đó điều chỉnh chiều dài của ống mao sao<br /> cho áp suất nén trên đồng hồ xấp xỉ bằng hiệu áp<br /> suất:<br /> ; Đo chiều dài ống mao, xử lý số liệu để<br /> tìm qui luật sự biến đổi giữa chiều dài ống mao với<br /> nhiệt độ bay hơi.<br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 1. Sự biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ<br /> bay hơi với môi chất lạnh R134a<br /> Chọn niệt độ ngưng tụ tk = 380C. Tra bảng các<br /> thông số vật lý của hơi bão hoà môi chất lạnh R134a<br /> [2]; xác định được áp suất ngưng tụ Pk, bay hơi P0<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 35<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2013<br /> <br /> và hiệu áp suất theo nhiệt độ bay hơi được thể hiện ở bảng 1.<br /> Bảng 1. Áp suất Pk; P0 và hiệu áp suất của môi chất lạnh R134a theo nhiệt độ bay hơi<br /> Nhiệt độ bay hơi<br /> t0 (0C)<br /> <br /> Áp suất ngưng tụ Pk (PSI)<br /> ở nhiệt độ ngưng tụ tk = 380C<br /> <br /> Áp suất bay hơi P0 (PSI)<br /> <br /> Hiệu áp suất<br /> Pnén = ∆P = Pk – P0 (PSI)<br /> <br /> 0<br /> <br /> 139,80<br /> <br /> 42,47<br /> <br /> 97,33<br /> <br /> -5<br /> <br /> 139,80<br /> <br /> 35,29<br /> <br /> 104,51<br /> <br /> -10<br /> <br /> 139,80<br /> <br /> 29,09<br /> <br /> 110,71<br /> <br /> -15<br /> <br /> 139,80<br /> <br /> 23,77<br /> <br /> 116,03<br /> <br /> -20<br /> <br /> 139,80<br /> <br /> 19,24<br /> <br /> 120,56<br /> <br /> -25<br /> <br /> 139,80<br /> <br /> 15,42<br /> <br /> 124,38<br /> <br /> Sự biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh R134a được thể hiện ở bảng 2 và<br /> trên hình 4 cho thấy nhiệt độ bay hơi càng thấp thì chiều dài ống mao càng lớn.<br /> Bảng 2. Biến đổi chiều dài của ống mao theo nhiệt độ bay hơi của môi chất R134a<br /> Nhiệt độ bay hơi (0C)<br /> <br /> 0<br /> <br /> -5<br /> <br /> -10<br /> <br /> -15<br /> <br /> -20<br /> <br /> -25<br /> <br /> Chiều dài ống mao (m)<br /> <br /> 1,00<br /> <br /> 1,18<br /> <br /> 1,41<br /> <br /> 1,52<br /> <br /> 1,70<br /> <br /> 1,81<br /> <br /> Áp suất nén thực tế trên đồng hồ Pnén (PSI)<br /> <br /> 95,3<br /> <br /> 105,0<br /> <br /> 115,0<br /> <br /> 115,7<br /> <br /> 120,8<br /> <br /> 124,0<br /> <br /> Dựa vào phần mềm Excell và sau khi xử lý số liệu thu được mối quan hệ giữa chiều dài ống mao theo nhiệt<br /> độ bay hơi là một hàm số mũ có dạng: y = 0,936e0,115x ; hệ số tương quan: R2 = 0,959<br /> Trong đó y là chiều dài ống mao (m); x là nhiệt độ bay hơi (0C).<br /> <br /> Hình 4. Biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi với môi chất lạnh R134a, công suất máy nén lạnh 1/6HP<br /> và đường kính trong của ống mao 1,07mmm<br /> 2. Sự biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi với môi chất lạnh R404a<br /> Tra bảng các thông số vật lý của hơi môi chất lạnh R404a [2]; được áp suất ngưng tụ Pk, bay hơi P0 và hiệu<br /> áp suất theo nhiệt độ bay hơi được thể hiện ở bảng 3.<br /> Bảng 3. Áp suất Pk; P0 và hiệu áp suất của môi chất lạnh R404a theo nhiệt độ bay hơi<br /> Nhiệt độ bay hơi<br /> t0 (0C)<br /> <br /> Áp suất ngưng tụ Pk (PSI)<br /> ở nhiệt độ ngưng tụ tk = 380C<br /> <br /> Áp suất bay hơi P0 (PSI)<br /> <br /> Hiệu áp suất<br /> Pđh = ∆P = Pk – P0 (PSI)<br /> <br /> 0<br /> <br /> 253,41<br /> <br /> 89<br /> <br /> 164,17<br /> <br /> -5<br /> <br /> 253,41<br /> <br /> 76<br /> <br /> 177,39<br /> <br /> -10<br /> <br /> 253,41<br /> <br /> 64<br /> <br /> 189,09<br /> <br /> -15<br /> <br /> 253,41<br /> <br /> 54<br /> <br /> 199,42<br /> <br /> -20<br /> <br /> 253,41<br /> <br /> 45<br /> <br /> 208,39<br /> <br /> -25<br /> <br /> 253,41<br /> <br /> 38<br /> <br /> 215,83<br /> <br /> Sự biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh R404a được thể hiện ở bảng 4 và<br /> trên hình 5 cho thấy nhiệt độ bay hơi càng thấp thì chiều dài ống mao càng lớn. Nhưng cùng nhiệt độ bay hơi<br /> chiều dài ống mao dùng môi chất lạnh R404a lớn hơn đáng kể so với R134a. Như ở -100C với R404a có chiều<br /> <br /> 36 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2013<br /> <br /> dài là 3,41m, trong khi đó R134a chỉ dài 1,41m. Có sự khác biệt trên là do sự gảm áp suất qua ống mao dùng<br /> môi chất lạnh R404a là 187PSI lớn hơn so với R134a có sự giảm áp suất là 115PSI.<br /> Bảng 4. Biến đổi chiều dài của ống mao theo nhiệt độ bay hơi của môi chất R404a<br /> Nhiệt độ bay hơi (0C)<br /> <br /> 0<br /> <br /> -5<br /> <br /> -10<br /> <br /> -15<br /> <br /> -20<br /> <br /> -25<br /> <br /> Chiều dài ống mao (m)<br /> <br /> 2,96<br /> <br /> 3,16<br /> <br /> 3,41<br /> <br /> 3,57<br /> <br /> 3,79<br /> <br /> 4,08<br /> <br /> Áp suất nén thực tế trên đồng hồ Pnén (PSI)<br /> <br /> 170,2<br /> <br /> 180<br /> <br /> 187<br /> <br /> 200,3<br /> <br /> 207,8<br /> <br /> 215,5<br /> <br /> Hình 5. Biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ với môi chất lạnh R404a, công suất máy nén lạnh<br /> <br /> 1/6HP và đường kính trong của ống mao 1,07mmm<br /> <br /> Dựa vào phần mềm Excell và sau khi xử lý số liệu thu được mối quan hệ giữa chiều dài ống mao theo nhiệt<br /> độ bay hơi là một hàm số mũ có dạng: y = 2,789e0,062x; hệ số tương quan R2 = 0,996.<br /> Như vậy để xác định chiều dài ống mao cần tiến hành như sau:<br /> Xác định nhiệt độ ngưng tụ tk, bay hơi t0. Nhiệt độ bay hơi được xác định từ nhiệt độ môi trường cần làm<br /> lạnh tf.<br /> Chọn môi chất lạnh, tính năng suất lạnh yêu cầu Q0 để từ đó chọn công suất máy nén lạnh cần thiết.<br /> Từ nhiệt độ tk và t0; Tra bảng các thông số vật lý của môi chất lạnh để xác định áp suất ngưng tụ Pk và bay<br /> hơi P0; Tính hiệu áp suất ∆P = Pk – P0.<br /> - Chọn đường kính ống mao sau đó cân chỉnh xác định chiều dài ống mao.<br /> IV. KẾT LUẬN<br /> Phương pháp cân chỉnh ống mao trên đã giúp cho người kỹ thuật xác định được chiều dài ống mao cho<br /> các loại máy lạnh công suất nhỏ với các môi chất lạnh thường dùng R134a; R404a… khi nhiệt độ môi trường<br /> cần làm lạnh thay đổi một cách thuận lợi và nhanh chóng.<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> 1.<br /> <br /> Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Tủ lạnh, máy kem, máy đá, máy điều hoà nhiệt độ, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2002.<br /> <br /> 2.<br /> <br /> Nguyễn Đức Lợi, Ga dầu và chất tải lạnh, NXB Giáo dục 2006.<br /> <br /> 3.<br /> <br /> Komondy Halász, Hűtőgépek, Tankönyvkiadó, Budapest, 1981<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 37<br /> <br />