Máy nén lạnh là thiết bị có chức năng điều hòa không khí, giúp làm lạnh cho máy móc và các công trình lớn như nhà xưởng, khu công nghiệp, các chuỗi siêu thị lớn,… Máy nén lạnh thường được ví như trái tim của các hệ thống lạnh và hệ thống điều hòa không khí công nghiệp.
Công dụng của máy nén lạnh
Máy nén lạnh sẽ nén gas từ dạng khí thành dạng lỏng. Sau khi được nén, gas sẽ đạt đến độ lạnh nhất định và được đẩy đến các bộ phận khác trong hệ thống.
Máy nén lạnh cung cấp áp suất cần thiết để gas trong hệ thống lạnh được luân chuyển liên tục từ dàn nóng đến dàn lạnh và ngược lại.
Điều khiển nhiệt độ: Máy nén lạnh được điều chỉnh để đáp ứng các nhu cầu khác nhau về nhiệt độ trong hệ thống lạnh, đảm bảo hệ thống hoạt động ở nhiệt độ tối ưu và hiệu quả.
Các Loại Máy Nén Lạnh
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại máy nén lạnh khác nhau, chúng ta có thể chia thành 5 loại máy nén lạnh dưới đây:
Máy nén lạnh trục vít (screw): Đây là loại máy nén một cặp roto xoắn ốc và trục vít để nén môi chất lạnh. Ưu điểm của máy là chạy êm, chi phí đầu tư thấp. Nhưng máy sẽ gặp khó khăn khi phải hoạt động với tốc độ cao hoặc trong môi trường ô nhiễm.
Máy nén lạnh Piston: Máy sử dụng piston và xilanh để nén môi chất lạnh. Máy nén piston có chi phí ban đầu thấp, dễ lắp đặt và công suất đầu ra lớn. Tuy nhiên, chi phí bảo trì của máy piston khá cao, ngược lại hiệu suất thấp và có thể gây nhiều tiếng ồn.
Máy nén lạnh trục quay (rotary): Loại máy nén này có 2 bánh răng, môi chất lạnh được nén ở giữa. Quá trình hút và nén môi chất lạnh được máy thực hiện đồng thời. Ưu điểm của máy nén rotary là có giá rẻ, chi phí bảo trì thấp, thích hợp với môi trường nhiều bụi bẩn. Tuy nhiên, máy bị giới hạn lưu lượng môi chất lạnh.
Máy nén lạnh xoắn ốc (scroll): Máy nén dạng xoắn ốc sử dụng 2 đĩa xoắn ốc để nén môi chất lạnh. Máy nén xoắn ốc vận hành khá êm, ít gây tiếng ồn và có hiệu suất cao nhất trong tất cả các loại máy nén. Nhưng nhược điểm của máy là khó sửa chữa.
Máy nén ly tâm (centrifugal): Loại máy nén này sử dụng lực ly tâm từ cánh quạt để nén môi chất lỏng bên trong buồng nén hình xoắn ốc. Máy có thiết kế đơn giản, công suất cao, thích hợp để nén môi chất lạnh với lưu lượng lớn. Tuy nhiên, máy có kích thước lớn và chi phí đầu tư cũng cao hơn so với máy nén piston, trục vít.
Cơ Chế Hoạt Động Máy Nén Lạnh
Chu kỳ nén hơi cần 5 thành phần cơ bản để di chuyển nhiệt từ bên trong ra bên ngoài
1. Đầu tiên là chất làm lạnh, đó là chất lỏng làm việc di chuyển nhiệt xung quanh.
2. Thứ hai là thiết bị bay hơi. Nó là một bộ trao đổi nhiệt bên trong tủ lạnh của bạn nhận được chất làm lạnh lạnh, chất lỏng. Chất làm lạnh nằm bên trong bộ trao đổi nhiệt và nhận nhiệt từ không khí trong tủ lạnh. Do nhiệt nóng từ nóng đến lạnh, nhiệt độ môi chất lạnh khoảng xấp xỉ 10F (5C) so với nhiệt độ mong muốn của thiết bị. Để làm cho quá trình này hiệu quả hơn, chất làm lạnh gần bão hoà (điểm sôi) để hấp thụ nhiệt, chất làm lạnh bốc hơi (hoặc sôi) từ chất lỏng đến hơi nước ở nhiệt độ thấp.
3. Thứ ba, thiết bị này nén hơi đó đến áp suất cao. Vì nhiệt độ bão hòa liên quan trực tiếp đến áp lực và công việc nén được truyền lên hơi, hơi lạnh ở nhiệt độ cao hơn nhiều.
4. Thứ tư, hơi nhiệt độ cao đi vào bình ngưng ở nhiệt độ cao hơn 10F (5C) so với nhiệt độ môi trường xung quanh của phòng mà tủ lạnh được đưa vào. Bằng cách này, không khí có thể được truyền qua bộ trao đổi nhiệt của bình ngưng để loại bỏ nhiệt từ chất làm lạnh. Điều này cho phép chất làm lạnh ngưng tụ với áp suất cao, chất lỏng ấm.
5. Thứ năm, chất lỏng này đi qua một thiết bị mở rộng, cái gì đó nhanh chóng giảm áp suất. Áp suất giảm cũng làm giảm nhiệt độ bão hòa xuống đến mức mà chất làm lạnh đã sẵn sàng để vào thiết bị bay hơi.
Trong kĩ thuật lạnh nói chung và trong việc làm kho lạnh bảo quản nói riêng người ta thường sử dụng hầu như tất cả các kiểu máy nén với các nguyên lý làm việc khác nhau, nhưng những loại máy nén hay được sử dụng nhất là máy nén pittong, trục vít, rô to xoắn ốc làm việc theo nguyên lí nén thể tích và máy nén tuabin làm việc theo nguyên lý động học.
Theo nguyên lý nén thể tích thì quá trình nén từ áp suất thấp lên áp suất cao nhờ thay đổi thể tích của khoang hơi giữa pittong và xilanh. Máy nén thể tích làm việc theo chu kì và không liên tục. Hơi được hút và nén theo những phần riêng, do đó đường hút và đẩy có hiện tượng xung động.
Trong các máy nén làm việc theo nguyên lý động học, áp suất của dòng hơi tăng lên là do động năng biến thành thế năng .
Quá trình làm việc của máy nén tuabin được chia làm 2 giai đoạn, giai đoạn đầu dòng hơi được tăng tốc nhờ đĩa quay và cánh quạt. Giai đoạn 2 dòng hơi có động năng lớn được dẫn đến buồng khuếch tán ở đó động năng biến thành thế năng và áp suất tăng dần. Đặc điểm của máy nén động học là làm việc liên tục và không có van.
Máy nén thể tích có thể tạo ra áp suất lớn chỉ với khối lượng hơi nhỏ, nhưng ngược lại, máy nén động học đòi hỏi 1 dòng hơi và lưu lượng hơi rất lớn, tỉ số áp suất đạt được qua mỗi tầng cánh quạt lại tương đối hạn chế và phụ thuộc nhiều và tính chất của từng môi chất nhất định.
