Giáo trình Hệ thống máy và thiết bị lạnh - Chương 5: Hệ thống lạnh khác trong công nghiệp và đời sống

à cho gian chế biến. Biện pháp kết hợp này sẽ mang lại hiệu 
quả kinh tế rất cao nên hiện nay hay được sử dụng. Dưới đây chúng 
tôi xin giới thiệu phương pháp sử dụng nước được làm lạnh từ cụm 
máy lạnh trung tâm để điều hoà gian chế biến. 
 Về bản chất đây chính là hệ thống điều hoà kiểu làm lạnh bằng 
nước. 
5.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý 
 Trên hình 5-7 là sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà làm 
lạnh bằng nước trong các nhà máy chế biến thực phẩm. Về mặt 
nguyên lý, hệ thống không khác hệ thống lạnh máy water chiller, ở 
đây chỉ có một số điểm khác là sử dụng dàn bay hơi kiểu tấm bản để 
làm lạnh nước. 
 Nước sau khi ra khỏi dàn lạnh được trữ vào thùng nước lạnh và 
có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Tuy nhiên cần lưu 
ý đến yếu tố chất lượng nước khi sử dụng vào nhiều mục đích khác 
nhau. Nếu nước đã được sử dụng để điều hoà không bao giờ được sử 
dụng để chế biến thực phẩm. Nước sử dụng để chế biến xong, không 
thực hiện tuần hoàn ngược để làm lạnh mà được loại bỏ. 
5.2.3.2 Dàn lạnh không khí 
 Dàn lạnh không khí làm lạnh bằng nước được gọi là fan coi 
unit (FCU) có cấu tạo gồm : Dàn trao đổi nhiệt nước - không khí, ống 
đồng cánh nhôm (hoặc ống sắt cánh nhôm), quạt ly tâm tuần hoàn gió, 
máng hứng nước ngưng, vỏ bao che và lọc bụi. 
 Trên bảng giới thiệu đặc tính nhiệt và công suất lạnh FCU của 
hãng 
Bảng 5-3 : Thông số kỹ thuật FCU của hãng Carierr 
 238
Mã hiệu Đặc tính Đơn vị 
002 003 004 006 008 010 012 
Lưu lượng gió 
 - Tốc độ cao 
 - Tốc độ trung bình 
 - Tốc độ thấp 
m3/h 
m3/h 
m3/h 
449 
380 
317 
513 
440 
337 
520 
457 
387 
827 
744 
599 
1066 
945 
783 
1274 
1153 
950 
1534 
1482 
1223 
Dạng Quạt ly tâm lồng sôc 
Cái 1 1 1 2 2 3 3 
mm Φ144 x 165,5L 
Quạt 
Số lượng quạt 
Kích thước quạt 
Vât liệu Thép tráng kẽm 
220V / 1Ph / 50Hz 
1 1 1 1 1 2 2 
Điện nguồn 
Số lượng quạt 
Công suất 
W 32 38 49 63 94 100 135 
- ống nước vào / ra 3/4” 
- ống nước ngưng 42CLA 
42VLA/VMA 
Đường kính trong ống 26mm 
ống mềm đường kính ngoài 20mm 
- Cụm trao đổi nhiệt ống đồng, cánh nhôm gợn sóng 
- Số dãy Dãy 2 3 3 3 3 3 3 
- Mật độ cánh Số cánh /1 in 12 12 12 12 12 12 12 
- Diện tích bề mặt m2 0,10 0,10 0,10 0,15 0,192 0,226 0,262 
- ống trao đổi nhiệt inch 3/8” 3/8” 3/8” 3/8” 3/8” 3/8” 3/8” 
- áp suất làm việc kG/cm2 10 kG/cm2
kg 
26 
27 
27 
34 
38 
47 
52 
kg 24 25 25 31 35 43 48 
- Khối lượng 
 + 42 CLA 
 + 42 VLA 
 + 42 CMA kg 18 19 19 24 27 33 38 
- Công suất lạnh 
 + Nhiệt hiện 
 + Nhiệt toàn phần 
tnl=7oC,tkk=26oC, ϕ=55% 
W 
W 
184
8 
230
3 
193
1 
332
2 
235
5 
400
0 
3415 
5527 
4844 
7641 
5267 
8605 
6262 
1006
2 
tnl - Nhiệt độ nước lạnh vào FCU 
tkk - Nhiệt độ không khí vào 
* Các loại FCU : CLA : Loại giấu, VLA, VMA đặt nền 
 239
5.3. Hệ thống lạnh trong Tủ LạNH 
GIA ĐìNH Và THƯƠNG NGHIệP 
5.3.1 Hệ thống lạnh tủ lạnh gia đình 
Hệ thống lạnh của tủ lạnh gia đình khá đơn giản. Máy nén là máy 
kiểu kín, dàn ngưng tụ có dạng ống xoắn hoặc dạng tấm (sử dụng vỏ 
của tủ lạnh giải nhiệt thay cho dàn ngưng), giải nhiệt bằng không khí 
đối lưu tự nhiên. Dàn lạnh dạng ống xoắn, sử dụng ngăn chứa làm 
cánh tản nhiệt. Môi chất lạnh thường được sử dụng trước đây là R12 
và hiện nay là R134a. 
Tủ lạnh có 2 ngăn: một ngăn bảo quản thực phẩm, có nhiệt độ 
thấp và một ngăn bảo quản rau quả, nhiệt độ cao hơn. Tuy hai ngăn 
có nhiệt độ khác nhau nhưng ở đây người ta không thiết kế hệ thống ở 
2 nhiệt độ bay hơi mà chỉ có một chế độ với 02 dàn lạnh nối tiếp, dàn 
lạnh đông ở phía trước và có diện tích bề mặt lớn hơn so với dàn làm 
lạnh ở phía sau. Điều căn bản tạo nên sự khác biệt về nhiệt độ trong 
các ngăn là công suất làm lạnh của các dàn lạnh. Công suất làm lạnh 
ngăn đông lớn hơn nhiều so với ngăn lạnh. 
Hệ thống đóng ngắt tự động nhờ thermostat cảm biến nhiệt độ ngăn 
lạnh. Xả băng cho ngăn đông bằng gas nóng. 
 240
d µ n n g u n g t ô
m¸ y n Ðn
sÊy d Çu
t Êm v µ d µ n ba y h ¬ i n u í c
d µ n l ¹ n h ®« n g
d µ n l µ m l ¹ n h
t ¸ c h l á n g
bé l ä c Èm
h å i n h iÖt
v a n ®iÖn t õ 
x ¶ b¨ n g 
Hình 5-8 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh tủ lạnh gia đình 
5.3.2 Hệ thống lạnh các buồng bảo quản thực 
phẩm thương nghiệp (Show case) 
Tủ lạnh thương nghiệp (show case) được sử dụng bảo quản thực 
phẩm trong các siêu thị, nhà hàng. Thực phẩm gồm 2 loại và yêu cầu 
bảo quản ở các chế độ khác nhau, đó là thực phẩm có nguồn gốc động 
vật và rau quả. 
Vì thế, tủ lạnh thương nghiệp thường có 02 ngăn : Ngăn bảo quản 
thịt, cá và ngăn bảo quản rau quả. Chế độ nhiệt bảo quản của thịt cá là 
-20oC và rau qủa ở nhiệt độ +5oC. Để tạo ra các chế độ nhiệt khác 
nhau đó người ta chọn giải pháp, duy trì hai chế độ bay hơi cho các 
dàn lạnh. Để làm việc ở hai áp suất bay hơi trên sơ đồ nguyên lý cần 
 241
phải có trang bị van điều chỉnh áp suất hút KVP. Van này được đặt ở 
đầu ra của dàn lạnh có nhiệt độ bay hơi cao (tức áp suất bay hơi cao). 
Như vậy khi làm việc áp suất hút của máy nén tương ứng với áp suất 
dàn có nhiệt độ thấp (hình 5-9). 
Mỗi dàn lạnh hoạt động hoàn toàn độc lập và được điều khiển bằng 
thermostat KP 61, nhằm khống chế nhiệt độ của các ngăn cho phù 
hợp yêu cầu bảo quản thực phẩm. Thermostat điều khiển việc đóng 
mở van điện từ cấp dịch cho các dàn lạnh. 
Máy lạnh sử dụng thường là máy nén kín hoặc nửa kín. Hệ thống 
có trang bị đầy đủ các thiết bị bảo vệ và điều khiển. 
M M
B
TE
EVR
KP 61
+5°C
F
KVP
F
EVR
TE
A
M
-20°C
KP 61
M
NRV KVL
KP 15
NRD
KVR
SGI BM DX BM
C
E
M
D
Hình 5-9 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh của tủ lạnh thương nghiệp (show 
case) 
 Trên hình 5-10 là sơ đồ hệ thống lạnh hoạt đông ở nhiều chế độ 
bay hơi khác nhau., thương được sử dụng cho các tủ lạnh thương 
nghiệp, để bảo quản các thực phẩm nông sản có nhiệt độ yêu cầu khác 
nhau. 
 Trong trường hợp này có 03 ngăn với 3 chế độ nhiệt độ khác 
nhau là 0, +5 và +8oC. đầu ra các dàn lạnh các buồng +5 và +8oC có 
trang bị các van điều áp KVP , riêng dàn lạnh có chế độ nhiệt độ thấp 
 242
nhất 0oC là chế độ làm việc của máy nén nên không cần. Mỗi dàn 
lạnh có trang bị 01 thiết bị hồi nhiệt HE. 
Hình 5-10 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh hoạt động ở nhiều chế độ bay 
hơi 
 243
5.3.3 Hệ thống lạnh xe tải lạnh 
Trên hình 5-11 giới thiệu sơ đồ hệ thống máy lạnh các xe tải lạnh. 
Máy được sử dụng làm lạnh không khí trong xe tải trong quá trình 
vận chuyển các mặt hàng tươi sống hoặc đông lạnh. 
 Hệ thống gồm máy nén piston nửa kín, các dàn lạnh, dàn nóng, 
bình chứa gas dạng đứng, bộ lọc ẩm, bình hồi nhiệt. Máy cũng được 
xả băng bằng gas nóng. ống hút và ống đẩy của máy nén có trang bị 
ống nối mềm để khử chấn động từ máy nén truyền theo đường ống. 
Hệ thống cũng được trang bị các thiết bị bảo vệ và điều khiển đầy đủ. 
Phương pháp xả băng cho dàn lạnh cũng bằng gas nóng. Quá trình 
hoạt động của máy hoàn toàn tự động nhờ thermostat. 
2
1
3
4 5
7
6
sv
sv
sv
Máy nén; 2- Dàn ngưng; 3- Bình chứa; 4- Lọc ẩm; 5- TB hồi nhiệt 
6- Tiết lưu; 7- Dàn lạnh, SV- Van điện từ 
Hình 5-11 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh của xe tải lạnh 
 244
 245
5.4. Hệ thống làm lạnh nước Chế biến 
 5.4.1 Sơ đồ nguyên lý 
 Trong các nhà máy chế biến thực phẩm để đảm bảo vệ sinh 
thực phẩm yêu cầu nước chế biến phải có nhiệt độ tương đối thấp cỡ 
7oC. 
l s t s
t I
1- Máy nén; 2- Bình chứa cao áp; 3- Dàn ngưng; 4- Bình tách dầu; 5- Bình trống tràn; 6- Bộ làm lạnh nước; 7- 
Bồn chứa nước lạnh; 8- Bơm tuần hoàn; 9- Bơm tiêu thụ 
 247
Hình 5-12: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm lạnh nước chế biến 
 Về nguyên tắc có thể sử dụng cụm máy lạnh chiller để làm lạnh 
nước, tuy nhiên phương pháp này thường không kinh tế vì phải nhập 
nguyên cụm chiller khá đắt tiền. Vì thế trên thực tế nhiều nhà máy chế 
biến lựa chọn phương án lắp đặt hệ thống rời bằng cách chỉ nhập máy 
nén lạnh và một số trang thiết bị đặc biệt còn các thiết bị khác chế tạo 
trong nước để giảm giá thành sản phẩm, nhưng vẫn đảm bảo hoạt 
động rất hiệu quả, bền và đẹp. 
 Trên hình 5-12 là sơ đồ nguyên lý hệ thống làm lạnh nước chế 
biến. Điểm đặc biệt trong sơ đồ này là dàn lạnh sử dụng thiết bị trao 
đổi nhiệt kiểu tấm bản của Alfalaval, cấp dịch theo kiểu ngập lỏng và 
do đó thời gian làm lạnh rất nhanh đảm bảo yêu cầu sản xuất và nhu 
cầu lớn về nước lạnh trong các nhà máy chế biến thực phẩm. 
5.4.2 Tính toán công suất lạnh hệ thống 
5.4.2.1. Tổn thất nhiệt để làm lạnh nước 
 Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước là tổn thất lớn nhất trong hệ 
thống này và được xác định như sau: 
Q1 = Gn.Cn.(t’n - t”n) / 3600 = Gn.qn, W 
 (5-8) 
Gn - Khối lượng nước cần làm mát trong một giờ, kg/h; 
Cn - Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 4186 J/kg.K; 
t’n, t”n - Nhiệt độ nước trước và sau làm lạnh, oC; 
qn - Nhiệt làm lạnh 01 kg nước từ nhiệt độ t’n đến t”n trong 1 giờ, 
J/kg. 
 248
Bảng 5-4: Nhiệt lượng qn(J/kg) phụ thuộc nhiệt độ nước vào 
Nhiệt độ nước ra, t”n, oC Nhiệt độ
t’n, oC 3 5 7 10 12 15 
25 25,581 23,256 20,930 17,442 15,116 11,628 
30 31,395 29,069 26,744 23,256 20,930 17,442 
35 37,209 34,883 32,558 29,069 26,744 23,256 
5.4.2.2. Tổn thất nhiệt qua bình trữ nước lạnh 
Thùng trữ nước lạnh có cấu tạo hình trụ, tổn thất nhiệt qua kết cấu 
bao che thùng có thể được tính theo công thức sau : 
Q = k.h.∆t 
 (5-9) 
trong đó: 
22
1
11 ..
1ln
..2
1
..
1
1
αλα dd
d
d
k
i
i
i Π
+Π+Π
=
+∑
,W/m2.K; (5-10) 
h - Chiều cao qui đổi của thùng, m; 
d1, dn+1 là đường kính trong cùng và ngoài cùng của thùng, m; 
α1 - Hệ số toả nhiệt bên trong thùng ra nước lạnh , W/m2.K; 
α2 - Hệ số toả nhiệt bên ngoài thùng, W/m2.K; 
∆t = t1 - t2: Hiệu nhiệt độ không khí bên ngoài và nước lạnh bên trong 
bình, oC; 
λi - Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu, W/m.K. 
STT Tên lớp vật liệu Độ dày, mm Hệ số dẫn nhiệt 
W/m.K 
1 Lớp inox vỏ ngoài 0,5 ÷ 0,6 45,3 
2 Lớp polyurethan 100 ÷ 150 0,018 ÷ 0,020 
3 Lớp vỏ inox thùng 3 ÷ 4 45,3 
 249
DEFG 
 250
 251