Hệ thống làm lạnh sử dụng chất làm lạnh làm việc, và chất làm lạnh thường có hai dạng: lỏng và khí. Hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu những kiến thức liên quan đến chất làm lạnh dạng lỏng.
1. Chất làm lạnh là dạng lỏng hay dạng khí?
Chất làm lạnh có thể được chia thành 3 loại: chất làm lạnh đơn, chất làm lạnh hỗn hợp không đẳng phí và chất làm lạnh hỗn hợp đẳng phí.
Thành phần của chất làm lạnh đơn chất sẽ không thay đổi dù ở trạng thái khí hay lỏng, do đó có thể nạp chất làm lạnh ở trạng thái khí khi nạp.
Mặc dù thành phần của chất làm lạnh đẳng phí khác nhau, nhưng vì điểm sôi giống nhau, thành phần của khí và chất lỏng cũng giống nhau, nên có thể nạp khí;
Do điểm sôi khác nhau của các chất làm lạnh không đẳng phí, chất làm lạnh dạng lỏng và chất làm lạnh dạng khí thực chất có thành phần khác nhau. Nếu thêm chất làm lạnh dạng khí vào lúc này, thành phần của chất làm lạnh được thêm vào sẽ khác. Ví dụ, chỉ thêm một loại chất làm lạnh dạng khí nhất định. Nếu chỉ thêm chất làm lạnh dạng lỏng, thì chỉ có thể thêm chất làm lạnh dạng lỏng.
Nói cách khác, chất làm lạnh không đẳng phí phải được thêm chất lỏng, và tất cả các chất làm lạnh không đẳng phí đều bắt đầu với R4. Loại chất lỏng này được thêm vào. Các chất làm lạnh không đẳng phí phổ biến là: R40, R401A, R403B, R404A, R406A, R407A, R407B, R407C, R408A, R409A, R410A, R41A.
Đối với các chất làm lạnh thông dụng khác, chẳng hạn như: R134a, R22, R23, R290, R32, R500, R600a, thành phần của chất làm lạnh sẽ không bị ảnh hưởng bởi việc thêm khí hoặc chất lỏng, vì vậy rất tiện lợi.
Khi thêm chất làm lạnh, chúng ta cần chú ý đến những điều sau:
(1) Quan sát các bọt khí trong kính quan sát;
(2) Đo áp suất cao và áp suất thấp;
(3) Đo dòng điện của máy nén;
(4) Cân lượng thuốc tiêm.
Ngoài ra, cần lưu ý và nhấn mạnh rằng:
Các chất làm lạnh không đẳng phí phải được thêm vào ở trạng thái lỏng. Ví dụ, chất làm lạnh R410A có thành phần như sau:
R32 (difluoromethane): 50%;
R125 (pentafluoroethane): 50%;
Do điểm sôi của R32 và R125 khác nhau, khi bình chứa môi chất lạnh R410A để yên, điểm sôi của R32 và R125 sẽ chênh lệch, điều này chắc chắn sẽ dẫn đến việc môi chất lạnh dạng khí bay hơi ở phần trên của bình, và thành phần không phải là 50% R32 + 50% R125. Vì điểm sôi của R32 thấp, rất có thể phần môi chất lạnh ở trên là một phần của R32.
Do đó, nếu thêm chất làm lạnh dạng khí, chất làm lạnh được thêm vào không phải là R410A mà là R32.
Thứ hai, các vấn đề thường gặp của chất làm lạnh dạng lỏng.
1. Sự di chuyển của chất làm lạnh dạng lỏng
Hiện tượng di chuyển chất làm lạnh đề cập đến sự tích tụ chất làm lạnh dạng lỏng trong hộp trục khuỷu của máy nén khi máy nén ngừng hoạt động. Miễn là nhiệt độ bên trong máy nén thấp hơn nhiệt độ bên trong dàn bay hơi, sự chênh lệch áp suất giữa máy nén và dàn bay hơi sẽ đẩy chất làm lạnh đến vị trí có nhiệt độ thấp hơn. Hiện tượng này thường xảy ra nhất vào mùa đông lạnh giá. Tuy nhiên, đối với máy điều hòa không khí và máy bơm nhiệt, khi dàn ngưng tụ nằm xa máy nén, hiện tượng di chuyển chất làm lạnh có thể xảy ra ngay cả khi nhiệt độ cao.
Một khi hệ thống đã tắt, nếu không được khởi động lại trong vòng vài giờ, ngay cả khi không có sự chênh lệch áp suất, hiện tượng di chuyển chất làm lạnh có thể xảy ra do lực hút giữa chất làm lạnh trong buồng máy và môi chất lạnh bên ngoài.
Nếu lượng môi chất lạnh dư thừa chảy vào khoang trục khuỷu của máy nén, hiện tượng va đập chất lỏng nghiêm trọng sẽ xảy ra khi máy nén khởi động, dẫn đến nhiều hư hỏng khác nhau của máy nén, chẳng hạn như vỡ tấm van, hư hỏng piston, hỏng ổ trục và mòn ổ trục (môi chất lạnh đẩy dầu ra khỏi ổ trục).
2. Sự tràn chất làm lạnh dạng lỏng
Khi van tiết lưu bị hỏng, hoặc quạt dàn bay hơi bị hỏng hoặc bị tắc nghẽn bởi bộ lọc không khí, môi chất lạnh dạng lỏng sẽ tràn ra trong dàn bay hơi và đi vào máy nén qua đường ống hút dưới dạng chất lỏng thay vì dạng hơi. Khi máy hoạt động, do chất lỏng tràn ra làm loãng dầu làm lạnh, các bộ phận chuyển động của máy nén bị mòn, áp suất dầu giảm, khiến thiết bị an toàn áp suất dầu hoạt động, dẫn đến hiện tượng mất dầu trong hộp trục khuỷu. Trong trường hợp này, nếu máy bị tắt, hiện tượng dịch chuyển môi chất lạnh sẽ xảy ra nhanh chóng, dẫn đến hiện tượng búa nước khi khởi động lại.
3. Cuộc tấn công bằng chất lỏng
Khi xảy ra hiện tượng búa chất lỏng, có thể nghe thấy tiếng kim loại va đập từ bên trong máy nén, kèm theo đó là sự rung lắc mạnh của máy nén. Búa chất lỏng có thể gây ra hiện tượng vỡ van, hư hỏng gioăng đầu máy nén, gãy thanh truyền, gãy trục khuỷu và hư hỏng các loại máy nén khác. Búa chất lỏng xảy ra khi chất làm lạnh dạng lỏng di chuyển vào buồng trục khuỷu và khởi động lại. Trong một số thiết bị, do cấu trúc đường ống hoặc vị trí của các bộ phận, chất làm lạnh dạng lỏng sẽ tích tụ trong đường ống hút hoặc dàn bay hơi trong quá trình tắt máy và đi vào máy nén dưới dạng chất lỏng nguyên chất với tốc độ đặc biệt cao khi máy được bật lại. Tốc độ và quán tính của hiện tượng búa chất lỏng đủ để vượt qua bất kỳ cơ chế bảo vệ nào được tích hợp trong máy nén chống lại hiện tượng búa chất lỏng.
4. Hoạt động của thiết bị điều khiển an toàn thủy lực
Trong một loạt các thiết bị làm lạnh ở nhiệt độ thấp, sau giai đoạn rã đông, thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu thường hoạt động do sự tràn chất làm lạnh dạng lỏng. Nhiều hệ thống được thiết kế để cho phép chất làm lạnh ngưng tụ trong dàn bay hơi và đường ống hút trong quá trình rã đông, sau đó chảy vào hộp trục khuỷu máy nén khi khởi động, gây ra sự giảm áp suất dầu, dẫn đến việc thiết bị an toàn áp suất dầu hoạt động.
Thỉnh thoảng, một hoặc hai lần kích hoạt thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu sẽ không gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến máy nén, nhưng nếu lặp đi lặp lại nhiều lần trong điều kiện bôi trơn tốt sẽ dẫn đến hỏng máy nén. Thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu thường bị người vận hành coi là lỗi nhỏ, nhưng nó là cảnh báo rằng máy nén đã hoạt động hơn hai phút mà không có chất bôi trơn, và cần phải thực hiện các biện pháp khắc phục kịp thời.
3. Giải pháp cho vấn đề chất làm lạnh dạng lỏng
Một máy nén được thiết kế tốt và hiệu quả dùng cho hệ thống làm lạnh, điều hòa không khí và bơm nhiệt về cơ bản là một máy bơm hơi chỉ có thể xử lý một lượng chất làm lạnh dạng lỏng và dầu làm lạnh nhất định. Để thiết kế một máy nén có thể xử lý nhiều chất làm lạnh dạng lỏng và dầu làm lạnh hơn, cần phải xem xét sự kết hợp của kích thước, trọng lượng, công suất làm lạnh, hiệu suất, độ ồn và chi phí. Bên cạnh các yếu tố thiết kế, lượng chất làm lạnh dạng lỏng mà máy nén có thể xử lý là cố định, và khả năng xử lý của nó phụ thuộc vào các yếu tố sau: thể tích hộp trục khuỷu, lượng dầu làm lạnh, loại hệ thống và bộ điều khiển, và điều kiện hoạt động bình thường.
Khi lượng chất làm lạnh tăng lên, nguy cơ hư hỏng máy nén cũng tăng theo. Nguyên nhân gây hư hỏng thường có thể quy về các điểm sau:
(1) Lượng chất làm lạnh quá mức.
(2) Bộ bay hơi bị đóng băng.
(3) Bộ lọc dàn bay hơi bị bẩn và tắc nghẽn.
(4) Quạt dàn bay hơi hoặc động cơ quạt bị hỏng.
(5) Lựa chọn mao mạch không chính xác.
(6) Việc lựa chọn hoặc điều chỉnh van giãn nở là không chính xác.
(7) Sự di chuyển của chất làm lạnh.
1. Sự di chuyển của chất làm lạnh dạng lỏng
Hiện tượng di chuyển chất làm lạnh đề cập đến sự tích tụ chất làm lạnh dạng lỏng trong hộp trục khuỷu của máy nén khi máy nén ngừng hoạt động. Miễn là nhiệt độ bên trong máy nén thấp hơn nhiệt độ bên trong dàn bay hơi, sự chênh lệch áp suất giữa máy nén và dàn bay hơi sẽ đẩy chất làm lạnh đến vị trí có nhiệt độ thấp hơn. Hiện tượng này thường xảy ra nhất vào mùa đông lạnh giá. Tuy nhiên, đối với máy điều hòa không khí và máy bơm nhiệt, khi dàn ngưng tụ nằm xa máy nén, hiện tượng di chuyển chất làm lạnh có thể xảy ra ngay cả khi nhiệt độ cao.
Một khi hệ thống đã tắt, nếu không được khởi động lại trong vòng vài giờ, ngay cả khi không có sự chênh lệch áp suất, hiện tượng di chuyển chất làm lạnh có thể xảy ra do lực hút giữa chất làm lạnh trong buồng máy và môi chất lạnh bên ngoài.
Nếu lượng môi chất lạnh dư thừa chảy vào khoang trục khuỷu của máy nén, hiện tượng va đập chất lỏng nghiêm trọng sẽ xảy ra khi máy nén khởi động, dẫn đến nhiều hư hỏng khác nhau của máy nén, chẳng hạn như vỡ tấm van, hư hỏng piston, hỏng ổ trục và mòn ổ trục (môi chất lạnh đẩy dầu ra khỏi ổ trục).
2. Sự tràn chất làm lạnh dạng lỏng
Khi van tiết lưu bị hỏng, hoặc quạt dàn bay hơi bị hỏng hoặc bị tắc nghẽn bởi bộ lọc không khí, môi chất lạnh dạng lỏng sẽ tràn ra trong dàn bay hơi và đi vào máy nén qua đường ống hút dưới dạng chất lỏng thay vì dạng hơi. Khi máy hoạt động, do chất lỏng tràn ra làm loãng dầu làm lạnh, các bộ phận chuyển động của máy nén bị mòn, áp suất dầu giảm, khiến thiết bị an toàn áp suất dầu hoạt động, dẫn đến hiện tượng mất dầu trong hộp trục khuỷu. Trong trường hợp này, nếu máy bị tắt, hiện tượng dịch chuyển môi chất lạnh sẽ xảy ra nhanh chóng, dẫn đến hiện tượng búa nước khi khởi động lại.
3. Cuộc tấn công bằng chất lỏng
Khi xảy ra hiện tượng búa chất lỏng, có thể nghe thấy tiếng kim loại va đập từ bên trong máy nén, kèm theo đó là sự rung lắc mạnh của máy nén. Búa chất lỏng có thể gây ra hiện tượng vỡ van, hư hỏng gioăng đầu máy nén, gãy thanh truyền, gãy trục khuỷu và hư hỏng các loại máy nén khác. Búa chất lỏng xảy ra khi chất làm lạnh dạng lỏng di chuyển vào buồng trục khuỷu và khởi động lại. Trong một số thiết bị, do cấu trúc đường ống hoặc vị trí của các bộ phận, chất làm lạnh dạng lỏng sẽ tích tụ trong đường ống hút hoặc dàn bay hơi trong quá trình tắt máy và đi vào máy nén dưới dạng chất lỏng nguyên chất với tốc độ đặc biệt cao khi máy được bật lại. Tốc độ và quán tính của hiện tượng búa chất lỏng đủ để vượt qua bất kỳ cơ chế bảo vệ nào được tích hợp trong máy nén chống lại hiện tượng búa chất lỏng.
4. Hoạt động của thiết bị điều khiển an toàn thủy lực
Trong một loạt các thiết bị làm lạnh ở nhiệt độ thấp, sau giai đoạn rã đông, thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu thường hoạt động do sự tràn chất làm lạnh dạng lỏng. Nhiều hệ thống được thiết kế để cho phép chất làm lạnh ngưng tụ trong dàn bay hơi và đường ống hút trong quá trình rã đông, sau đó chảy vào hộp trục khuỷu máy nén khi khởi động, gây ra sự giảm áp suất dầu, dẫn đến việc thiết bị an toàn áp suất dầu hoạt động.
Thỉnh thoảng, một hoặc hai lần kích hoạt thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu sẽ không gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến máy nén, nhưng nếu lặp đi lặp lại nhiều lần trong điều kiện bôi trơn tốt sẽ dẫn đến hỏng máy nén. Thiết bị điều khiển an toàn áp suất dầu thường bị người vận hành coi là lỗi nhỏ, nhưng nó là cảnh báo rằng máy nén đã hoạt động hơn hai phút mà không có chất bôi trơn, và cần phải thực hiện các biện pháp khắc phục kịp thời.
3. Giải pháp cho vấn đề chất làm lạnh dạng lỏng
Một máy nén được thiết kế tốt và hiệu quả dùng cho hệ thống làm lạnh, điều hòa không khí và bơm nhiệt về cơ bản là một máy bơm hơi chỉ có thể xử lý một lượng chất làm lạnh dạng lỏng và dầu làm lạnh nhất định. Để thiết kế một máy nén có thể xử lý nhiều chất làm lạnh dạng lỏng và dầu làm lạnh hơn, cần phải xem xét sự kết hợp của kích thước, trọng lượng, công suất làm lạnh, hiệu suất, độ ồn và chi phí. Bên cạnh các yếu tố thiết kế, lượng chất làm lạnh dạng lỏng mà máy nén có thể xử lý là cố định, và khả năng xử lý của nó phụ thuộc vào các yếu tố sau: thể tích hộp trục khuỷu, lượng dầu làm lạnh, loại hệ thống và bộ điều khiển, và điều kiện hoạt động bình thường.
Khi lượng chất làm lạnh tăng lên, nguy cơ hư hỏng máy nén cũng tăng theo. Nguyên nhân gây hư hỏng thường có thể quy về các điểm sau:
(1) Lượng chất làm lạnh quá mức.
(2) Bộ bay hơi bị đóng băng.
(3) Bộ lọc dàn bay hơi bị bẩn và tắc nghẽn.
(4) Quạt dàn bay hơi hoặc động cơ quạt bị hỏng.
(5) Lựa chọn mao mạch không chính xác.
(6) Việc lựa chọn hoặc điều chỉnh van giãn nở là không chính xác.
(7) Sự di chuyển của chất làm lạnh.
Thời gian đăng bài: 31 tháng 5 năm 2022
