Môi chất lạnh là gì? Nguyên lý hoạt động máy làm lạnh sử dụng môi chất lạnh

Môi chất lạnh là gì? Nguyên lý hoạt động máy làm lạnh sử dụng môi chất lạnh

Máy làm lạnh là một ứng dụng lớn đến rất nhiều các thiết bị sử dụng trong gia đình như tủ lạnh, máy điều hòa nhiệt độ... máy làm lạnh sử dụng môi chất lạnh để hoạt động. Vậy Môi chất lạnh là gì? Tại sao môi chất lạnh cần thiết trong thiết bị làm lạnh?

1. Môi chất lạnh là gì?

Môi chất lạnh (tiếng Anh là refrigerant) là một chất lỏng có khả năng chuyển đổi từ thể lỏng sang thể hơi khi đạt đến điểm sôi một cách dễ dàng và cũng có thể được ngưng tụ để chuyển từ thể hơi thành thể lỏng tại điểm ngưng tự. Quá trình này có thể lặp đi lặp lại liên tục mà không hao tổn.

Hình 1: Các môi chất lạnh thường dùng trong thực tế

Các môi chất phổ biến trên thị trường hiện tại có r22, r134a, r410a..., các môi chất lạnh thường có điểm sôi (nhiệt độ sôi) thấp, thường thấp hơn nhiều so với nước, điều này cho phép các môi chất lạnh có thể chuyển từ thể lỏng sang thể hơi mà chỉ mất rất ít nhiệt năng, như vậy việc tách nhiệt có thể xảy ra nhanh chóng.

Hình 2: Điểm sôi của môi chất lạnh

Ở nhiệt độ, áp suất thông thường, các môi chất lạnh đã sôi do đó không cần cung cấp thêm năng lượng nhiệt để làm sôi các chất lỏng này.

2. Nguyên lý hoạt động của máy làm lạnh

Máy làm lạnh là một hệ thống bao gồm các một số các bộ phận như máy nén khí, van tiết lưu nhiệt và sử dụng môi chất lạnh tuần hoàn trong hệ thống để làm lạnh.

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý máy làm lạnh sử dụng môi chất lạnh

Chúng ta cùng xem môi chất lạnh di chuyển như thế nào trong hệ thống làm lạnh, chúng ta đi từ máy nén vì đây chính là phần quan trọng nhất trong máy làm lạnh. Ở trạng thái 1 (như trong hình), môi chất lạnh đi vào dưới dạng hơi bão hòa, có nhiệt độ và áp suất thấp. Máy nén ép các phân tử môi chất lạnh vào gần nhau, tăng lượng phân tử có trong một thể tích nhỏ khiến cho các phân tử này va chạm với nhau và chuyển động năng thành nhiệt năng. Tất cả năng lượng từ máy nén sẽ chuyển hóa thành nội năng của môi chất, làm tăng nội năng của môi chất (entanpi, nhiệt độ, áp suất). Một ví dụ dễ hiểu khi bạn bơm xe, máy bơm sẽ nóng lên khi áp suất tăng (không khí bị nén).

Hình 4: Nguyên lý làm việc máy nén khí hay block lạnh trong hệ thống máy làm lạnh sử dụng môi chất

Ở trạng thái 2 sau khi môi chất lạnh đi ra khỏi máy nén hay còn gọi là block lạnh sẽ có nhiệt độ, áp suất cao, khi đó môi chất ở thể hơi quá nhiệt, nó cần nhiệt độ cao hơn so với môi trường xung quanh, sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn thì quá trình truyền nhiệt càng dễ dàng. Môi chất lạnh có nhiệt độ và áp suất cao đi vào dàn ngưng, nó đi qua các ống đồng trong dàn ngưng. Trong dàn ngưng có một quạt thực hiện thổi gió liên tục vào các dàn ống đồng (hệ thống làm mát bằng không khí), khi không khí thổi qua các ống, nó làm mát các ống, loại bỏ nhiệt khỏi môi chất lạnh. Môi chất lạnh tỏa nhiệt và ngưng tụ thành chất lỏng khi môi chất đi ra khỏi dàn ngưng (ở dạng chất lỏng bão hòa, áp suất cao và nhiệt độ giảm đi).

Hình 5: Cấu tạo dàn ngưng trong hệ thống máy làm lạnh

Sau đó, môi chất lạnh sẽ đi đến van tiết lưu, với máy làm lạnh thông thường sẽ sử dụng van tiết lưu nhiệt (tên tiếng Anh là Thermal Expansion valve), nguyên tắc làm việc của nó là giữ một độ quá nhiệt ổn định của môi chất lạnh ở dàn bay hơi. Nó đảm bảo cho dàn bay hơi luôn được cung cấp đủ lỏng từ van tiết lưu nhiệt để làm việc có hiệu quả nhất. Bầu cảm ứng cảm ứng nhiệt điều khiển màng dãn nở nhiệt, màng này tì lên một lò xo, nhờ đó bầu cảm ứng sẽ giữ cho độ quá nhiệt ổn định sau dàn bay hơi.

Hình 6: Cấu tạo van tiết lưu nhiệt trong máy làm lạnh

Môi chất lạnh đi qua dàn bay hơi, dàn này cũng có một quạt thổi không khí ấm của phòng qua cuộn dây đồng của dàn bay hơi, nhiệt độ của không khí trong phòng cao hơn nhiệt độ môi chất lạnh do đó môi chất lạnh sẽ hấp thụ nhiệt độ và môi chất lạnh sôi hóa thành thể hơi bão hòa. Môi chất thể hơi sẽ mang nhiệt theo, chú ý là trong môi trường bình thường ở nhiệt độ phòng đã đủ đun sôi môi chất lạnh do điểm sôi rất thấp.

3. Ứng dụng của môi chất lạnh trong thực tế

Với nguyên lý làm lạnh sử dụng môi chất lạnh trong hệ thống máy làm lạnh, có rất nhiều các sản phẩm ra đời phục vụ cho đời sống từ dân dụng đến công nghiệp. Máy làm lạnh được ứng dụng trong máy điều hòa không khí từ điều hòa gia đình đến các hệ thống điều hòa trung tâm sử dụng trong các tòa nhà, tủ lạnh. Với chiều ngược lại, môi chất lạnh có thể ứng dụng trong các hệ thống làm nóng và được sử dụng trong các hệ thống nước nóng trung tâm Heat pump hoặc máy sấy heat pump.

Hình 7: Hệ thống nước nóng trung tâm Heat pump sử dụng môi chất lạnh

4. Kết luận

Qua bài viết bạn đã biết Môi chất lạnh là gì? Ứng dụng của môi chất lạnh trong các hệ thống làm nóng, làm lạnh bằng môi chất. Môi chất lạnh là một trong những phát minh làm thay đổi cuộc sống, đưa ra nhiều các ứng dụng tuyệt vời. Các hiểu biết về nguyên lý, sơ đồ các hệ thống làm nóng, làm lạnh bằng môi chất giúp phát triển ra các sản phẩm ngày càng hữu ích hơn.

• ← Bài viết trước
• Bài tiếp theo →