Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa trên ô tô (Nghề: Công nghệ ô tô)

Chia sẻ: Agatha25 Agatha25 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:152

Thêm vào BST

Báo xấu

41
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa trên ô tô cung cấp cho người học các kiến thức: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô; Kỹ thuật tháo – lắp hệ thống điều hòa không khí trên ô tô; Kỹ thuật kiểm tra và chẩn đoán hệ thống điều hòa không khí trên ô tô; Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa trên ô tô (Nghề: Công nghệ ô tô)

0 BỘ LAO ĐỘNG NG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI ỔNG CỤC DẠY NGHỀ TỔ GIÁO TRÌNH Mô đun: Bảo ảo d ửa chữa hệ dưỡng và sửa ống điều h thống hòa trên ô tô Ề: CÔNG NGHỆ Ô TÔ NGHỀ: TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban Quyết định số:...) Ban hành kèm theo Quy
1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. MÃ TÀI LIỆU: MĐ 37 LỜI GIỚI THIỆU Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khá nhanh. Nhiều kết cấu hiện đại đã trang bị cho ô tô nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu của người sử dụng. Trong đó có hệ thống điều hòa ô tô giúp cho người sử dụng cảm giác thoải mái, dễ chịu khi ở trong xe. Và trong quá trình sử dụng qua thời gian sẽ khó tránh khỏi những trục trặc. Để phục vụ cho học viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điều hòa. Với mong muốn đó giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm bốn bài: Bài 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Bài 2. Kỹ thuật tháo – lắp hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Bài 3. Kỹ thuật kiểm tra và chẩn đoán hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Bài 4. Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Kiến thức trong giáo trình được biên soạn theo chương trình Tổng cục Dạy nghề, sắp xếp logic từ nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa đến cách phân tích các hư hỏng, phương pháp kiểm tra và quy trình thực hành sửa chữa. Do đó người đọc có thể hiểu một cách dễ dàng. Xin trân trọng cảm ơn Tổng cục Dạy nghề, khoa Động lực trường Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp cũng như sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp đã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày…..tháng…. năm 2012 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Đinh Quang Vinh
2 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời giới thiệu 1 Mục lục 2 Thuật ngữ chuyên môn 3 Bài 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống 5 điều hòa không khí trên ô tô Bài 2. Kỹ thuật tháo – lắp hệ thống điều hòa không khí trên 57 ô tô Bài 3. Kỹ thuật kiểm tra và chẩn đoán hệ thống điều hòa 112 không khí trên ô tô Bài 4. Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa 127 không khí trên ô tô Tài liệu tham khảo 152
3 THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN A/C - Air Conditioning: hệ thống điều hòa nhiệt độ trên xe BTU - British Thermal Unit: công suất làm lạnh PTC - Positive temperature coefficient: hệ số nhiệt dương EPR - Evaporator Pressure regulator: phương pháp điều áp giàn lạnh ECU - Engine Control Unit: hộp điều khiển CFC - Clorofluorocacbon: môi chất lạnh dùng trong hệ thống điều hòa VSV - Vacuum Switching Valve: van chân không EFI - Electronic fuel injection: hệ thống phun xăng điện tử ECU - Engine Control Unit: hộp điều khiển TAO - Temperature air outlet: nhiệt độ không khí cửa ra DTC - Diagnostic Trouble Code: mã chẩn đoán hư hỏng DLC - Data link connector: giắc nối liên kết giữ liệu.
4 BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN Ô TÔ Mã mô đun: MĐ 37 Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun: - Vị trí: mô đun được bố trí dạy sau các môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08, MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH 13, MH 14, MH 15, MH 16, MH 17, MĐ 18, MĐ 19, MĐ 20, MĐ 21, MĐ 22, MĐ 23, MĐ 24, MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27, MĐ 28, MĐ 29, MĐ 30, MĐ 31, MĐ 32, MĐ 33, MĐ 34, MĐ 35, MĐ 36. - Là mô đun chuyên môn nghề trang bị cho người học kiến thức về hệ thống điều hòa trên ô tô. - Tài liệu được dùng cho học viên nghề công nghệ ô tô trình độ cao đẳng và trung cấp. Mục tiêu của mô đun: - Trình bày được yêu cầu, nhiệm vụ của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô - Trình bày được sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. - Nêu được các hiện tượng và giải thích được nguyên nhân các sai hỏng thông thường. - Trình bày được phương pháp kiểm tra, chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa sai hỏng của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. - Lựa chọn được các thiết bị, dụng cụ và thực hiện được công việc sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. - Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô. - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. Nội dung chính của mô đun
5 BÀI 1: SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ MĐ 37 - 01 Giới thiệu chung Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một thiết bị được sử dụng để tạo không gian khí hậu thoải mái cho người lái xe và khách ngồi trên ô tô. H ệ thống điều hòa không khí là thuật ngữ chung dùng để chỉ những thiết bị đảm bảo không khí trong phòng ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Khi nhiệt độ trong phòng cao, nhiệt được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “sự làm lạnh”) và ngược lại khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt được cung cấp để tăng nhiệt độ (gọi là “sưởi”). Mặt khác, hơi nước được thêm vào hay lấy đi khỏi không khí để đảm bảo độ ẩm trong phòng ở mức độ phù hợp. Mục tiêu: - Phát biểu đúng nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. - Giải thích được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. - Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô. - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. Nội dung chính: 1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ Mục tiêu: - Phát biểu đúng nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô. Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một thiết bị được sử dụng để tạo không gian và khí hậu thoải mái cho người lái xe và khách ngồi trên ô tô. Hệ thống điều hòa không khí là thuật ngữ chung dùng để chỉ những thiết bị đảm bảo không khí trong phòng ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Khi nhiệt độ trong phòng cao, nhiệt được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “sự làm lạnh”) và ngược lại khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt được cung cấp để tăng nhiệt độ (gọi là “sưởi”). Mặt khác, hơi nước được thêm vào hay lấy đi khỏi không khí để đảm bảo độ ẩm trong phòng ở mức độ phù hợp. Vì lý do này, thiết bị thực hiện việc điều hòa không khí sẽ gồm tối thiểu một bộ làm lạnh, một bộ sưởi, một bộ điều khiển độ ẩm và một bộ thông gió. Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô nói chung bao gồm một bộ lạnh (hệ thống làm lạnh), một bộ sưởi, một bộ điều khiển độ ẩm và một bộ thông gió. Chức năng chính của hệ thống điều hòa không khí: - Điều khiển nhiệt độ và thay đổi độ ẩm trong xe.
6 - Điều khiển dòng òng không khí trong xe. ạch không khí. - Lọc và làm sạch Bộ sưởi ấm Người ta dùng một ột két ssưởi như một ột bộ trao đổi nhiệt để làm l nóng không khí. Két sưởi lấy nướcớc llàm mát động cơ đã được hâm nóng bởi ởi động cơ c và dùng nhiệt này để làmàm nóng không khí nh nhờ một quạt thổi vàoào xe, vì vậy v nhiệt độ của két sưởi là thấp ấp cho đến khi nnước làm mát nóng lên. Vì lý do này, ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi ởi không làm l việc như là một bộ sưởi ấm. Hình 1.1. Bộ sưởi ấm. HÖ thèng lµm m¸t kh«ng khÝ Giµn l¹nh lµm viÖc nh lµ mét bé trao ®æi nhiÖt ®Ó lµm m¸t kh«ng khÝ tríc khi ®a vµo trong xe. Khi bËt c«ng t¾c ®iÒu hoµ kh«ng khÝ, m¸y nÐn b¾t ®Çu lµm viÖc vµ ®Èy chÊt lµm l¹nh (ga ®iÒu hoµ) tíi giµn l¹n l¹nh. h. Giµn l¹nh ®îc lµm m¸t nhê chÊt lµm l¹nh vµ sau ®ã nã lµm m¸t kh«ng khÝ ®îc thæi vµo trong xe tõ qu¹t giã. ViÖc lµm nãng kh«ng khÝ phô thuéc vµo nhiÖt ®é níc lµm m¸t ®éng c¬ nhng viÖc lµm m¸t kh«ng khÝ lµ hoµn toµn ®éc lËp víi nhiÖt ®é níc lµm m¸t ®éng c¬.
7 Hình 1.2. H Hệ thống làm mát không khí. Máy hút ẩm Lượng hơi nước ớc trong không khí tăng llên khi nhiệt ệt độ không khí cao ảm xuống khi nhiệt độ không khí giảm xuống. Không khí được hơn và giảm đ làm mát khi đi qua giàn lạnh. ạnh. NNước trong không khí ngưng tụ vàà bám vào các ạnh. Kết quả llà độ cánh tản nhiệt của giàn lạnh. ộ ẩm trong xe bị giảm xuống. Nước N ản nhiệt đọng lại th dính vào các cánh tản thành sương và đượcợc chứa trong khay xả nước. Cuối cùng, nước nàyày đư được ợc tháo ra khỏi khay của xe bằng một vòi. v Chức năng hút ẩm. Hình 1.3. Ch Điều khiển nhiệt độ Hình 1.4. Điều khiển nhiệt độ. Điều hoàà không khí trong ô tô điềuều khiển nhiệt độ bằng cách sử dụng cả két sưởi và giàn lạnh, vàà bbằng cách điều chỉnh vị trí cánh hoàà trộn tr không khí cũng như van nước.ớc. Cánh hohoà trộn không khí và van nước ớc phối hợp để ọn ra nhiệt độ thích hợp từ các núm chọn nhiệt độ tr chọn ảng điều khiển. trên bảng kh Gần đây, số xe không dùng ùng van nưnước đang ngay càng tăng lên. §iÒu khiÓn tuÇn hoµn kh«ng khÝ (1) Th«ng giã tù nhiªn nhiªn.
8 ệc lấy không khí bbên ngoài đưa vào trong xe nhờ Việc ờ chênh ch áp được tạo ra do chuyển độngộng của xe đđược gọi là sự thông gió tự nhiên. ên. Sự phân bổ áp suấtt không khí trên bbề mặt của xe khi nó chuyển động ng đư được chỉ ra trên hình vẽ, một số nơi có áp su suất dương, còn một số nơi khác có áp suất âm. Như vậy cửaa hút đưđược bố trí ở những nơi có áp suấtt dương (+) và cửa xả khí được bố trí ở nhữ ững nơi có áp suất âm (-). ỡng bức (2) Thông gió cưỡng bức. Trong các hệệ thống thông gió cưỡng bức, người ời ta sử dụng quạt điện hút không khí đưa ưa vào trong xe. Các cửa hút và cửa ửa xả không khí được đặt ở cùng vị trí như ư trong hhệ thống thông gió tự nhiên. ên. Thông thường, hệệ thống thông gió nnày được dùng chung với ới các hệ thống thông khí khác (hệệ thống điều ho hoà không khí, bộ sưởi ấm). Hình 1.5. Thông gió trên ô tô. tô ĐIỀU HÒAÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ Mục tiêu: - ủa hệ thống điềuu hòa không khí trên ô tô. Sự truyền nhiệt Hệ thống sưởi ấm cũng ng như hệ thống làm mát không khí trong xe đều dựa trên nguyên lý cơ bản củủa quá trình trao đổi nhiệt của vật chất. Vật chất ở trạng thái xác ác định luôn có một năng lượng nhiệt nhất nh định và trạng thái nhiệt của vật thể được đánh giá bằng nhiệt độ của nó.. Khi có c sự chênh lệch nhiệt độ giữa các ác vật thể hay giữa các vùng của vật thểể sẽ có sự truyền nhiệt (trao đổi nhiệt)) gi giữa chúng và nhiệt chỉ có thể truyền một m cách tự nhiên từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. Lượng nhiệt trao đổi ph phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ,, môim trường truyền nhiệt và phương thứcc truyền nhiệt. Nhiệt lượng truyền đượ ợc đo bằng đơn vị Calorie, kJ hoặc BTU (Brit (British Thermal Unit). Calorie là nhiệt nhi lượng o cần cung cấp cho 1 kg nướcc để tăng nhiệt độ lên 1 C. BTU là nhiệt lượng cần
9 cung cấp cho 1 pound nướcc (0,454 kg) để nóng lên 1oF (0,5555oC). 1 cal = 3,97 BTU. Quá trình truyền nhiệt ccó thể thực hiện theo 3 phương thức: Dẫn nhiệt Xảy ra ở trong vật rắnn hoặc giữa hai vật rắn tiếp xúc trực tiếp với nhau. Lưu lượng ng dòng nhiệt Q (W) dẫn qua vật rắn có bề dày δ tỷ lệ thuận với hệ số dẫn nhiệt λ (W/m.độ) nhiệt (m2) và chênh lệch nhiệt độ của vật, diện tích truyền nhi giữa 2 mặt của vật và tỷ lệ ngh nghịch với bề dày của vật: λ Q= F (t1 − t 2 ) W δ Các vật liệu kim loại thường có hệ số dẫn nhiệt khá lớn trong khi các c vật liệu phi kim, chất lỏng vàà chất khí có hệ số dẫn nhiệt rất nhỏ. Truyền nhiệt đối lưu Xảy ra giữa bề mặt vvật rắn và môi trường chất lỏng và chấtt khí hoặc xảy ra trong lòng chất lỏng hoặc chất khí khi có sự chênh lệch nhiệệt độ. Khi đó sẽ xuất hiện dòng chất lỏỏng (chất khí) lưu động từ nơi có nhiệt độ ộ cao sang nơi có nhiệt độ thấp và ngượ ợc lại nên nó sẽ mang nhiệt từ nơi này đến đ nơi kia cho đến khi đạt được sự cânn bbằng nhiệt độ. Truyền nhiệt đối lưuu gi giữa chất lỏng (khí) và bề mặt vật rắắn (bề mặt trong và ngoài của đường ốống) tỷ lệ với hệ số tỏa nhiệt α (W/m2.đ độ) của bề mặt vật, diện tích truyền nhi nhiệt F và chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng l (hoặc chất khí) và bề mặt vật rắn. Q = α 1 F (t A − t1 ) W α phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng, tốc độ chuyển động tương đối của chất lỏng trên bề mặt vậật rắn và đặc tính bề mặt của vật rắn. Bức xạ nhiệt Xảy ra giữa 2 vật có nhiệt độ khác nhau không tiếp xúc với nhau. Khi đó nhiệt sẽ truyền từ vật cóó nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ ộ thấp hơn theo nguyên lý bức xạ.  T1  4  T2  4  Q = C F   −   W  100   100   Trong đó C là hệ số bức xạ. Ở nhiệt độ
10 cấp nhiệt hoặc giải nhiệt. - Khi được cấp nhiệt vật chấất sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng (chảy) rồi lỏng sang khí (bay hơi). - Ngược lại, khi được giải nhi ừ dạng hơi nhiệt (tách nhiệt) vật chất sẽ chuyển từ sang lỏng (ngưng tụ) rồi từ ddạng lỏng sang rắn (đông đặc). - Mặc dù được cấp nhiệt,, nhi nhiệt độ của vật chất không đổi trong suốtt quá trình chuyển trạng thái và phụ thu thuộc vào áp suất trên bề mặt vật chất. ng ccả áp suất và nhiệt độ, khi đó chất khí - Khi bị nén, chất khí sẽ tăng kh tích luỹ một năng lượng nhiệt ở dạng nhi độ của ng nội năng. Khi giãn nở, cả áp suất và nhiệt nó giảm xuống và chất khí gi giải phóng một lượng nhiệt tương đươngng công c giãn nở. Ví dụ: dưới áp suất khí quyểển 1 at (1 kg/cm2) nước đá nếu được cấấp nhiệt sẽ bắt đầu tan thành nước ở 0oC, nnếu tiếp tục được cấp nhiệt nước đá sẽ s tiếp tục o tan cho đến khi chuyển hoàn àn toàn thành nước ở 0 C và sau đó nhiệt độ tăng o đến 100 C thì sôi và bay hơ ơi, nếu tiếp tục cấp nhiệt thì nước tiếp tục sôi và bay hơi cho đến khi chuyểnn hết thành hơi ở 100oC. Ngược lại nếu làm nguội hơi nước (tách nhiệt ra) thì hơi sẽ ngưng tụ thành nước rồi nhiệt độ ộ giảm và o đóng băng ở 0 C. 1. 1.2.1.1 Hệ thống sưởi ấm trên ên ô tô Người ta dùng một kkét sưởi làm bộ trao đổi nhiệt để sấy nóng óng không khí. Két sưởi lấy nhiệt từ nnước làm mát động cơ đã được hâm nóng óng để làm nóng không khí. Để tăng ng hi hiệu quả truyền nhiệt giữa két sưởi và không kh khí người ta tăng diện tích trao đổi nhiệt của két sưởi nhờ tăng các ống ng dẫn nước và các cánh tản nhiệt và đồngng thời bố trí một quạt gió để tăng lưu u lượng l gió qua két.
11 Hình 1.6. Bộ sưởi ấm. Hệ thống sưởi ởi ấm bao gồm các chi tiết sau đây: 1. Van nước ởi (Bộ phận trao đổi nhiệt) 2. Két sưởi 3. Quạt gió (mô tơ, quạt) ưởi. Hình 1.7. Hệ thống sư Van nước Van tiết lưu được ợc lắp trong mạch nước làm mát của ủa động ccơ và được dùng để điều khiển lượng ợng nnước làm mát động cơ tới ới két ssưởi (bộ phận trao đổi nhiệt). Ngườiời lái điều khiển độ mở của van nư ước bằng ịch chuyển núm chọn nhiệt độ cách dịch trên bảng điều khiển. ớc. Hình 1.8. Van nước. Một sốố mẫu xe gần đây không có van nnước. ở các xe này nước ớc làm l mát chảy liên tục và ổn định qua két ssưởi. Két sưởi Nước làm mát động cơ (khoảng 800C) chảy vào két sưởi vàà không khí ơ (kho ởi nhận nhiệt từ nnước làm mát này. khi qua két sưởi ởi gồm có các đđường ống/cánh tản nhiệt và vỏ. Két sưởi ỏ. Việc chế tạo các đường ờng ống dẹt sẽ cải thiện đđược việc dẫn nhiệt và truyền nhiệt.
12 Hình 1.9. Két sưởi. Một số biện nhiệt độ sưởi ấm n pháp tăng nhi loại sưởi ấm. Hình 1.10. Các lo Một số kiểu xe có hiệệu suất nhiệt động cơ cao và do đó nhiệtt cung cấp cho bộ sưởi ấm từ nước làm àm mát động cơ không đủ. Chính vì vậy y, cần phải gia nhiệt cho nước làm mát động cơ bằng các phương pháp khác để đ sử dụng cho bộ sưởi ấm. nhiệt cho nước làm mát động cơ như Một số phương pháp gia nhi ư sau: a) Hệ thống sưởi PTC (Hệ ssố nhiệt dương): đưa bộ sưở ởi ấm PTC qua két sưởi để làm nóng nước làm mát động cơ.. ởi PTC. Hình 1.11. Hệ thống sưởi
13 b) Bộ sưởi ấm bằng điện: đặặt ng như bugi đánh thiết bị giống lửa vào đường nước ở xy lanh để hâm nóng nước Hình 1.12. Bộ sưởi ấm bằng điện. điện c) Bộ sưởi ấm loại đốtt nóng bên trong: đốt nhiên liệệu trong một buồng đốtt và cho nước làm mát động cơ chảảy xung quanh buồng đốtt đđể nhận nhiệt và nóng lên. ởi ấm loại đốt nóng bên Hình 1.13. Bộ sưởi b trong. d) Bộ sưởi ấm loạii ma sát ớp trong chất lỏng: quay khớ chất lỏng bằng động ng cơ đđể làm nóng nước làm mát động ng cơ. ởi ấm loại ma sát trong chất lỏng. Hình 1.14. Bộ sưởi 1.2.1.2 Hệ thống làm lạnh trên ên ô tô a. Lý thuyết làm lạnh
14 Làm lạnhnh là quá trình gi giải nhiệt khỏi vật thể hay khốii khí trong phòng để duy trì nhiệt độ của nó thấấp hơn nhiệt độ môi trường bên ngoài. Như đã nói ở trên, vvật chất khi bay hơi sẽ lấy nhiệtt ở môi trường xung quanh nó. Tứcc là, nnếu nhiệt độ bay hơi của vậtt ch chất lớn hơn nhiệt độ môi trường ng thì để vật chất đó bay hơi cần phảii ccấp nhiệt cho nó, còn nếu nhiệt độ bay hơi ccủa vật chất đó nhỏ hơn nhiệtt đđộ môi trường xung ung quanh thì nó ssẽ tự hấp thụ nhiệt từ môi trường ng xung quanh và bay hơi, làm giảm nhiệtt đđộ môi trường xung quanh. Ví dụ: sau khi bơi ở bể bơi nh. Đó là vvì lên, chúng ta thấy hơi lạnh. nước bám trên ngườii bay hơi đđã lấy nhiệt của chúng ta. Tương tự, chúng ta cũng ũng ccảm thấy lạnh khi bôi cồnn vào tay, ccồn đã lấy nhiệt củaa chúng ta khi bay hhơi. Một bình có vòi đựng ng ch chất lỏng dễ bay hơi (bay hơi ở nhiệtt đđộ thấp hơn nhiệt độ trong phòng) đđặt trong một hộp cách nhiệt tốt.t. Ch Chất lỏng trong bình sẽ bốcc hơi ngay ở nhiệt độ trong hộp và hấp thụ nhiệt từ không khí trong hộpp làm nhinhiệt độ không khí trong hộp giảm m xu xuống. ình làm lạnh. Hình 1.15. Ví dụ về quá trình l Dựa vào tính chấtt này ccủa vật chất, người ta đã sử dụngng các loại lo vật chất có nhiệt độ bay hơi thấpp hơn nhi nhiệt độ môi trường để làm lạnh nh môi trường trư chất này được sử dụng trong máy lạnh xung quanh. Các loại vậtt ch nh và được đư gọi là môi chất lạnh nh hay tác nhân llạnh (gas lạnh).
15 Để cho đỡ tốnn môi ch chất lạnh, người ta thu hồi hơi môi chất lạnh nh sau khi bốcc hơi và sau đó dùng các bibiện pháp làm nguội hơi môi chất lạạnh để hơi ngưng tụ lại thành dạng lỏng ơi. Như vậy ng rrồi lại cung cấp trở lại bình bay hơi. v môi chất lạnh thực hiện mộtt chu trình kín. Hình 1.16. Thí nghi nghiệm mô phỏng quá trình làm lạnh. b. Môi chất lạnh * Khái niệm: môi chất lạnh nh là ch chất được nạp vào hệ thốngng máy lạnh, l tuần hoàn trong hệ thống và thựcc hiện việc trao đổi nhiệt. Môi chất lạnh nhận nh nhiệt khi bay hơi và giải phóng nhi nhiệt khi ngưng tụ (hoá lỏng). * Yêu cầu: môi chất lạnh cầnn phphải thoả mãn các yêu cầu sau: - Có nhiệt độ bay hơi thấpp hơn nhi nhiệt độ cần có trong phòng lạnh nh nhưng áp suất bay hơi không quá thấpp hohoặc quá cao. - Áp suất ngưng tụ không quá cao. - Có nhiệt ẩn hoá hơi lớn để có năng suất làm lạnh riêng khối lượng ng lớn. l - An toàn, không làm hỏng ng vvật liệu máy lạnh và không độc hạii cho con người ngư và môi sinh. - Chất lượng ổn định, dễ sảnn xu xuất và giá thành rẻ. Môi chất lạnh CFC-12 (thường gọi là R-12) là ga lạnh đượcc dùng trong 12 (thư các hệ thống điềuu hòa không khí thông th thường, thỏa mãn các yêu cầuu trên. trên Tuy nhiên, nhữngng nghiên ccứu gần đây cho thấy, do Clo xả ra từ t CFC- 12 phá hủy tầng ô zôn củaa khí quy quyển. Tầng ô zôn này có tác dụng ng như một m tấm lọc hấp thụ các tia cựcc tím (UV) ttừ mặt trời, bảo vệ cuộc sống c động ng của vật và thực vật khỏi ảnh hưở ởng của các tia có hại này. Vì vậy, cần phảii thay đđổi R-12 bằng một loại ga lạnhnh khác không phá hủy tầng ô zôn. HFC-134a 134a (R(R-134a) là một loại ga lạnh có đặcc tính gần g giống như R-12 được sử dụng đểể thay thế R-12. Mặcc dù HFC không phá hủy h tầng hướng làm nhiệt độ trái đất ấm lên. ô zôn nhưng nó vẫnn có xu hư
16 Hình 1.17. S Sự phá hủy tầng ô zôn của CFC. Ga lạnh CFC bắt đầuu bbị hạn chế từ năm 1989. Hội nghị quốcc tế t về bảo vệ tầng ô zôn đã đưa ra quy quyết định này nhằm củng cố hơn nữa việệc hạn chế sản xuất các loại CFC. Hội nghị lần thứ tư củủa công ước Montreal tổ chứcc tháng 11 năm 1992 đã đưa ra quyết định giảm m ssản lượng CFC năm 1994 và 1995 xuống ng còn 25% so với năm 1996 và sẽ chấm m dứt hoàn toàn việc sản xuấtt CFC vào cuốicu năm 1995. Vì vậy, nhằm triệtt đđể tuân thủ theo quyết định hạn chế CFC, một m số ử dụng R-12 sẽ bị thay thế để có thể làm việc chi tiết của hệ thống lạnh sử vi thích ứng với môi chất lạnh R-134a. 134a. Đặc điểm của R-134a134a 0 Nước sôi ở 100 C dư dưới áp suất khí quyển (1210C ở áp suấtt 1kgf/cm2) nhưng R-134a sôi ở -26,90C dư dưới áp suất này (-10,60C ở áp suấtt 1kgf/cm2). nhiệt độ sôi giữa R134a và nước. Hình 1.18. So sánh nhi
17 Hình 1.19. Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a. Môi chất lạnh bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp nhưng khi ở áp suất cao thì nó chuyển về trạng thái lỏng và không bay hơi thậm chí ở nhiệt độ cao. Do đó trong máy lạnh ô tô người ta thực hiện hoá lỏng môi chất sau khi bay hơi bằng cách dùng máy nén nén môi chất đến một áp suất nhất định và làm nguội môi chất. Đồ thị bên biểu diễn đặc tính của môi chất lạnh R134a (HCF-134a). Đồ thị cho biết áp suất và điểm sôi của môi chất. Môi chất R134a bay hơi ở nhiệt độ 0oC và áp suất khoảng 0,2 MN/m2, sau đó hơi môi chất được nén đến áp suất khoảng 1,7 MN/m2 và nhiệt độ khoảng trên 60oC nó sẽ ngưng tụ và hoá lỏng. 1.2.2 Nguyên lý hoạt động 1.2.2.1 Sự giãn nở và bay hơi Trong hệ thống làm lạnh cơ khí, khí lạnh được tạo ra bằng phương pháp sau: Ga lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao được chứa trong bình. Sau đó ga lỏng được xả vào giàn bay hơi (giàn lạnh) qua một lỗ nhỏ gọi là van giãn nở, cùng lúc đó nhiệt độ và áp suất ga lỏng giảm và một lượng nhỏ ga lỏng bay hơi. Ga có áp suất thấp và nhiệt độ thấp chảy vào trong bình chứa gọi là giàn bay hơi. Trong giàn bay hơi, ga lỏng bay hơi, trong quá trình này nó lấy nhiệt từ không khí xung quanh.
18 Hình 1.20. S Sự giãn nở và bay hơi. 1.2.2.2 Sự ngưng tụ củaa khí ga R R-134a Hệ thống không thể làm llạnh không khí khi dùng hết ga lỏng. ng. vì vậy v phải cung cấp ga lỏng mớii cho bình ch chứa. Hệ thống làm lạnh bi đổi nh cơ khí biến ga lạnh dạng khí thoát ra từ giàn lạnh thành ga lỏng. t, khi khí ga bbị nén, cả áp suất và nhiệt độ của nó đều tăng. Như ta biết, Ví dụ: khi khí ga bị nén từ 2,1 kgf/cm2 lên 15kgf/cm2, nhiệt độ củ ủa khí gas 0 0 2 0 0 C lên 80 C. Điểm sôi củaa ga llạnh ở 15kgf/cm là 57 C. Nên nhiệtt độ đ 800C của khí ga nén là cao hơn đđiểm sôi. Vì vậy, khí ga sẽ biến n thành ga lỏng l nếu nó bị mất nhiệt đếnn khi nhi nhiệt độ của nó giảm xuống tới điểm m sôi hoặc ho thấp 2 0 hơn. Ví dụ:: khí ga 15kgf/cm , 80 C có thể chuyển thành dạng lỏng ng bằng b cách 0 giảm đi 23 C. Trong hệ thống ng cơ khí, việc ngưng tụ khí ga được thực hiện n bằng b cách tăng áp suất sau đó giảm nhiệt độ. Khí ga sau khí ra khỏi giàn lạnh m nhi nh bị b nén bởi máy nén. Trong giàn ngưng (giàn nóng) khí ga bbị nén tỏa nhiệtt vào môi trường ng xung quanh và nó ngưng ttụ thành chất lỏng, ga lỏng sau u đó quay trở tr lại bình chứa. Hình 1.21. S Sự ngưng tụ môi chất lạnh.
19 1.2.2.3 Chu trình làm lạnh nhiệt của môi chất lạnh khi bay hơi ở nhiệt Dựa trên sự hấp thụ nhi nhi độ thấp hơn nhiệt độ môi trường cầnn đư được làm lạnh. Do đó để làm lạnh nh liên tục, t cần phải liên tục cấp môi chấtt llạnh lỏng vào bộ bay hơi. Để đảm bảo o không tốnt nh ssẽ được tái sử dụng môi chất lạnh, môi chất lạnh ng sau khi bay hơi. Do vậy, v môi chất lạnh sẽ đượcc lưu thông trong m một chu trình kín trong hệ thốngng và được đư gọi là chu trình của máy lạnh. nh. (1) Máy nén tạoo ra ga có áp susuất và nhiệt độ cao. (2) Ga dạngng khí đi vào dàn ngưng, ttại đây nó ngưng tụ thành ga lỏ ỏng. (3) Ga lỏng chảy vào bình nh chchứa, bình chứa làm nhiệm vụ chứaa và lọc l ga lỏng. (4) Ga lỏng đã được lọcc ch chảy đến van giãn nở, van giãn nở ga lỏngl thành hỗn hợp ga lỏngng và ga khí có ááp suất và nhiệt độ thấp. (5) Hỗn hợp khí/lỏng chuyển đến giàn bay hơi (giàn lạnh). Do sự ng di chuy s bay hơi của ga lỏng nên nhiệt từ dòng khí ấm đi qua dàn lạnh đượcc truyềntruy cho ga lỏng. Tất cả ga lỏng chuyểnn thành ga dạng khí trong giàn lạnh nh và chỉ ch có khí ga mang nhiệt lượng nhậnn đưđược đi vào máy nén kết thúc chu trình làm lạnh.l Chu trình sau đó đượ ợc lặp lại. Sơ đồ chu trình làm lạnh. Hình 1.22. S ạnh (một giàn đặt phía trước, một giàn đặtt phía sau) 1.2.2.4 Chu trình 2 giàn lạnh Hệ thống có 2 giàn lạạnh, 2 van giãn nở và sử dụng ng 1 máy nén. Để Đ điều khiển 2 mạch môi chất, người ta bố trí thêm các van điện từ trên các mạch t, ngư m môi chất.