Chương 4: Quá trình lạnh | Bài giảng môn Quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội

Quá trình lạnh là quá trình thu nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp rồi truyền cho vật có nhiệt độ cao hơn. Cần phải tiêu tốn công bên ngoài. Tài liệu trắc nghiệm môn Hóa học 1 giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

Chương 4
Quá trình lạnh
2
4.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂNKHÁI NIỆM CƠ BẢ
- Cách đây 2500 năm: Ai Cập – quạt cho nước trong các bình bay hơi – làm mát
không khí.
- Cách đây 2000 năm: người Ấn Độ - Trung Quốc: trộn muối vào nước hoặc
nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn.
- 1761 1764: GS Black tìm ra ẩn nhiệt hóa hơi và ẩn nhiệt nóng chảy làm
lạnh bằng cách cho bay hơi lỏng ở áp suất thấp KT lạnh hiện đại
- Từ 1781: Cavallo bắt đầu nghiên cứu hiện tượng bay hơi một cách có hệ thống
3
4.2. GIỚI THIỆU CHUNG KHÁI NIỆM CƠ BẢ
Quá trình lạnh là quá trình thu nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp rồi truyền
cho vật có nhiệt độ cao hơn. Cần phải tiêu tốn công bên ngoài
Phân loại quá trình lạnh:
- Lạnh đông: từ nhiệt độ thường đến -100°C
- Lạnh thâm độ: Làm lạnh dưới -100°C
4
4.2. GIỚI THIỆU CHUNG
Ứng dụng:
- Bảo quản thực phẩm
- Sấy thăng hoa
- Trong công nghiệp hóa chất
- Trong điều tiết không khí (duy trì nhiệt độ, độ ẩm thích hợp)
- Siêu dẫn: khi giảm đến một nhiệt độ rất thấp, điện trở biến mất,
kim loại trở thành siêu dẫn (nhiệt độ nhảy)
- Sinh học cryô
- Thể dục thể thao (sân trượt băng, trượt tuyết nhân tạo)
5
4.3. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG
6
4.3. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG
7
4.1. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG
1 - 2: nén đoạn nhiệt hơi tác nhân lạnh,
nhiệt độ hơi thay đổi từ T
0
T, tiêu hao
công L
1
(S = const)
2 - 3: ngưng tụ đẳng nhiệt tác nhân
lạnh, nhiệt lượng Q tỏa ra môi trường
xung quanh (T, P =const)
3 - 4: giãn đoạn nhiệt lỏng tác nhân
lạnh, nhiệt độ cuối T
0
, sinh công L
0
(S
= const)
4 - 1: bay hơi lỏng tác nhân lạnh, thu
nhiệt Q
0
của nguồn lạnh (T, P = const)
8
4.1. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG
K
A
B
9
4.1. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG
K
10
4.2. CHU TRÌNH TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI
Chu trình lạnh đơn giản nhất (2 qt đoạn nhiệt + 2 qt đẳng nhiệt)
Thiết bị: 2 thiết bị TĐN + 2 thiết bị thay đổi áp suất
11
4.2. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI
12
4.2. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI
𝒍
𝟎
= 𝒉
𝟐
𝒉
𝟏
𝑳
𝟎
= 𝑮. 𝒍
𝟎
𝒍
𝟏
= 𝒉
𝟑
𝒉
𝟒
13
4.2. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI
Nhược điểm:
- Khó điều chỉnh để điểm 2 rơi vào đường bão hòa khô
- Dễ va đập thủy lực do lỏng hơi phân bố không đều trong máy nén
- Mãy giãn tuy sinh công nhưng cồng kềnh, làm tăng chi phí đầu
Thay máy giãn 3 bằng van tiết lưu
Thay hơi ẩm bằng hơi khô
14
4.3. CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH
3-4’: i =const
Thiết bị II: - giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt về nhiệt độ hơi
bão hòa ngưng tụ hơi bão hòa 3
q0?
15
4.3. CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH
3-4: i =const
S(14’65) < S(1485) Qo giảm
Thiết bị TĐN II:
Làm nguội hơi quá nhiệt hơi bão hòa
Ngưng tụ hơi bão hòa
Hạ nhiệt độ lỏng
16
4.3. CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH
𝑸
𝟎
= 𝑮 𝒊
𝟏
𝒊
𝟒
′′
Q= 𝑮 𝒊
𝟐
𝒊
𝟑
L= 𝑮 𝒊
𝟐
𝒊
𝟏
17
4.1. CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH
CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH
- Hệ số lạnh
'1'2
'3'1
'1'2
''4'1
0
ii
ii
ii
ii
L
Q
- Năng suất lạnh
WiiGQ ,
''4'10
- Công tiêu hao lý thuyết
WiiGQQL ,
'1'20
- Lượng nhiệt tác nhân lạnh cấp cho nguồn
nóng
WiiGQ ,
'3'2
- Công suất máy lạnh

10001000
0
Q
L
N
kW
Hiệu suất chung của máy lạnh
dccdcki
𝒊
𝟑′
= 𝒊
𝟒′′
18
4.4. MÔI CHẤT LẠNH (tác nhân lạnh, ga lạnh)
chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của
môi trường nhiệt độ thấp thải nhiệt ra môi trường nhiệt độ cao hơn
Tuần hoàn trong hệ thống lạnh nhờ quá trình nén.
Thu nhiệt nhờ quá trình bay hơi ở T thấp, P thấp
Thải nhiệt nhờ ngưng tụ ở T cao, P cao
Tăng áp suất nhờ quá trình nén
Giảm áp suất nhờ quá trình tiết lưu hoặc giãn nở lỏng
19
4.4. MÔI CHẤT LẠNH (tác nhân lạnh, ga lạnh) – YÊU CẦU
Tính chất hóa học
Tính chất vật
Ảnh hưởng đến môi trường
Tính kinh tế
20
4.4. MÔI CHẤT LẠNH (tác nhân lạnh, ga lạnh) – YÊU CẦU
Tính chất hóa học:
bền về mặt hóa học trong phạm vi áp suất, nhiệt độ làm việc, không bị
phân hủy, không bị polymer hóa
T, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, dầu bôi trơn,…
An toàn, không dễ cháy nổ
| 1/24

Preview text:

Chương 4 Quá trình lạnh
4.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂNKHÁI NIỆM CƠ BẢ
- Cách đây 2500 năm: Ai Cập – quạt cho nước trong các bình bay hơi – làm mát không khí. -
Cách đây 2000 năm: người Ấn Độ - Trung Quốc: trộn muối vào nước hoặc
nước đá để tạo nhiệt độ thấp hơn. -
1761 – 1764: GS Black tìm ra ẩn nhiệt hóa hơi và ẩn nhiệt nóng chảy  làm
lạnh bằng cách cho bay hơi lỏng ở áp suất thấp  KT lạnh hiện đại -
Từ 1781: Cavallo bắt đầu nghiên cứu hiện tượng bay hơi một cách có hệ thống 2
4.2. GIỚI THIỆU CHUNG KHÁI NIỆM CƠ BẢ
Quá trình lạnh là quá trình thu nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp rồi truyền
cho vật có nhiệt độ cao hơn. Cần phải tiêu tốn công bên ngoài
Phân loại quá trình lạnh: -
Lạnh đông: từ nhiệt độ thường đến -100°C -
Lạnh thâm độ: Làm lạnh dưới -100°C 3
4.2. GIỚI THIỆU CHUNGỨng dụng: - Bảo quản thực phẩm - Sấy thăng hoa
- Trong công nghiệp hóa chất
- Trong điều tiết không khí (duy trì nhiệt độ, độ ẩm thích hợp)
- Siêu dẫn: khi giảm đến một nhiệt độ rất thấp, điện trở biến mất,
kim loại trở thành siêu dẫn (nhiệt độ nhảy) - Sinh học cryô
- Thể dục thể thao (sân trượt băng, trượt tuyết nhân tạo) 4
4.3. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG 5
4.3. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG 6
4.1. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG
1 - 2: nén đoạn nhiệt hơi tác nhân lạnh,
nhiệt độ hơi thay đổi từ T – T, tiêu hao
0 công L (S = const) 1
2 - 3: ngưng tụ đẳng nhiệt tác nhân
lạnh, nhiệt lượng Q tỏa ra môi trường xung quanh (T, P =const)

3 - 4: giãn đoạn nhiệt lỏng tác nhân
lạnh, nhiệt độ cuối là T , sinh công L (S
0 0 = const)
4 - 1: bay hơi lỏng tác nhân lạnh, thu
nhiệt Q của nguồn lạnh (T, P = const)
0 7
4.1. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG K A B 8
4.1. CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG K 9
4.2. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI
 Chu trình lạnh đơn giản nhất (2 qt đoạn nhiệt + 2 qt đẳng nhiệt)
 Thiết bị: 2 thiết bị TĐN + 2 thiết bị thay đổi áp suất 10
4.2. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI 11
4.2. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI
𝒍𝟎 = 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏 𝑳𝟎 = 𝑮. 𝒍𝟎
𝒍𝟏 = 𝒉𝟑 − 𝒉𝟒 12
4.2. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI  Nhược điểm:
- Khó điều chỉnh để điểm 2 rơi vào đường bão hòa khô
- Dễ va đập thủy lực do lỏng và hơi phân bố không đều trong máy nén
- Mãy giãn tuy sinh công nhưng cồng kềnh, làm tăng chi phí đầu tư
 Thay máy giãn 3 bằng van tiết lưu
 Thay hơi ẩm bằng hơi khô 13
4.3. CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH 3-4’: i =const
Thiết bị II: - giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt về nhiệt độ hơi
bão hòa
ngưng tụ hơi bão hòa 3 q0? 14
4.3. CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH 3-4: i =const
S(14’65) < S(1485) Qo giảm
Thiết bị TĐN II:
Làm nguội hơi quá nhiệt hơi bão hòa
Ngưng tụ hơi bão hòa
Hạ nhiệt độ lỏng 15
4.3. CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH  𝑸 ′ ′′
𝟎 = 𝑮 𝒊𝟏 − 𝒊𝟒  Q= 𝑮 𝒊′ ′ 𝟐 − 𝒊𝟑  L= 𝑮 𝒊′ ′ 𝟐 − 𝒊𝟏 16
4.1. CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH
CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH 𝒊𝟑′ = 𝒊𝟒′′ Q i i i i - Hệ số lạnh 0 ' 1 4'' ' 1 3'     L i i i i 2' ' 1 2' ' 1 - Năng suất lạnh Q G  0 i i ' 1 4'' ,W - Công tiêu hao lý thuyết
L Q Q G  0 i i 2' ' 1 , W
- Lượng nhiệt tác nhân lạnh cấp cho nguồn
Q Gi i 2' 3' , W nóng L Q - Công suất máy lạnh 0 N   kW 100  0 100  0
Hiệu suất chung của máy lạnh     i ck cd dc 17
4.4. MÔI CHẤT LẠNH (tác nhân lạnh, ga lạnh)
 Là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của
môi trường có nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn
 Tuần hoàn trong hệ thống lạnh nhờ quá trình nén.
 Thu nhiệt nhờ quá trình bay hơi ở T thấp, P thấp
 Thải nhiệt nhờ ngưng tụ ở T cao, P cao
 Tăng áp suất nhờ quá trình nén
 Giảm áp suất nhờ quá trình tiết lưu hoặc giãn nở lỏng 18
4.4. MÔI CHẤT LẠNH (tác nhân lạnh, ga lạnh) – YÊU CẦU  Tính chất hóa học  Tính chất vật lý
 Ảnh hưởng đến môi trường  Tính kinh tế 19
4.4. MÔI CHẤT LẠNH (tác nhân lạnh, ga lạnh) – YÊU CẦU
Tính chất hóa học:
 bền về mặt hóa học trong phạm vi áp suất, nhiệt độ làm việc, không bị
phân hủy, không bị polymer hóa
 Trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, dầu bôi trơn,…
 An toàn, không dễ cháy nổ 20