Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2013

34 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC

CÂN CHỈNH ỐNG MAO CHO MÁY LẠNH NÉN HƠI CÔNG SUẤT NHỎ

THE CALIBRATION OF CAPILLARY TUBES FOR LOW-POWER REFRIGERATING SYSTEMS

Trần Đại Tiến1, Nguyễn Đình Khương2, Đặng Nhật Khánh3

Ngày nhận bài: 06/3/2012; Ngày phản biện thông qua: 05/12/2012; Ngày duyệt đăng: 15/5/2013

TÓM TẮTTrong kỹ thuậ t, khi cầ n thiết kế, lắp đặt máy lạnh nén hơi công suất nhỏ, việc cân chỉnh ống mao cho phù hợp với yêu

cầu công nghệ còn gặp nhiều khó khăn và chủ yếu vẫn lắp đặt theo kinh nghiệm, mất rất nhiều thời gian. Bà i viế t giớ i thiệ u phương phá p cân chỉ nh ố ng mao cho đa dạ ng môi chấ t lạ nh, nhiệ t độ bay hơi và công suấ t củ a má y né n lạ nh. Kế t quả cho thấ y mố i quan hệ giữ a chiề u dà i ố ng mao vớ i nhiệ t độ bay hơi là mộ t hà m số mũ .

Từ khóa: hệ thống lạnh, ống mao, môi chất lạnh, nhiệt độ

ABSTRACTIn engineering, installating or designing low-power refrigerating systems,how to calibrate capillary tubes that

meet the technological requirements is still diffi cult and mostly installed with personal experiences, which takes plenty oftime. This article introduces the method to calibrate the capillary tubes in various evaporation temperatures, refrigerantsand refrigeration compressors’ power. The results showed the relation between the length of capillary tubes andevaporation temperatures in an exponential function.

Keywords: refrigerating system, capillary tube, refrigerant, temperature

I. ĐẶT VẤN ĐỀỐ ng mao có vai trò như van tiết lưu để cung cấp môi chất lạnh cho thiết bị bay hơi, môi chất lạnh qua ống

mao sẽ giảm từ áp suất ngưng tụ Pk đến áp suất bay hơi suất P0 như trên hình 1.

Hình 1. Sự giảm áp suất môi chất lạnh qua ống mao

1 TS. Trần Đại Tiến, 2 KS. Nguyễn Đình Khương, 3KS. Đặng Nhật Khánh: Khoa Cơ khí - Trường Đại học Nha Trang

Khi máy nén lạnh dừng sau một thời gian ngắn áp suất hút và đẩy bằng nhau, nên máy nén khởi động lại dễ dàng. Do đó cấp dịch bằng ống mao phù hợp cho các loại máy lạnh công suất nhỏ. Đặc biệt là động cơ máy nén dùng điện một pha như tủ lạnh gia đình; thương nghiệp; tủ kem; máy điều hòa không khí công suất nhỏ…

Trong thiết kế, lắp đặt máy lạnh công suất nhỏ việc cân chỉnh ống mao cho phù hợp với yêu cầu

công nghệ còn gặp nhiều khó khăn và chủ yếu vẫn lắp đặt theo kinh nghiệm, mất rất nhiều thời gian. Theo kinh nghiệm [1] cân chỉnh ống mao như trên hình 2: tủ lạnh dùng môi chất lạnh R12 với nhiệt độ -60C thì áp suất nén trên đồng hồPnén = 130÷150PSI; -120C áp suất Pnén = 150÷160PSI, tủ kem, tủ bảo quản đông áp suất pnén = 160÷180PSI. Nhưng khi cần thay đổi môi chất lạnh sang R134a; R22; R404a và nhiệt độ môi trường cần làm lạnh…

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 35

thì việc cân chỉnh ống mao lại gặp khó khăn. Do đó việc tìm phương pháp cân chỉnh ống mao là vấn đề cần thiết mà thực tế đặt ra.

II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. Đối tượ ng nghiên cứ u Đố i tượ ng nghiên cứ u là ố ng mao có đường kính trong và ngoài tương ứng là 1,07 mm và 1,60 mm, đượ c

thử nghiệ m trên má y né n lạ nh hiệu SANYO của Nhật công suấ t 1/6HP vớ i môi chấ t lạ nh R134a; R404a.

2. Phương phá p nghiên cứ uDù ng phương phá p thự c nghiệ m để xá c đị nh chiề u dà i ố ng mao theo nhiệ t độ bay hơi thay đổ i và thự c hiệ n

trên sơ đồ cân chỉ nh ố ng mao ở hì nh 2. Để cân chỉnh ống mao cần tính được tổn thất áp suất qua ống mao: từ nhiệt độ ngưng tụ tk và bay hơi t0. Trong đó Pk và P0 là áp suất ngưng tụ và bay hơi.

Hình 2. Sơ đồ cân chỉnh ống mao

Máy nén lạnh công suất nhỏ do dàn ngưng tụ giải nhiệt chủ yếu bằng không khí, ở điều kiện khí hậu Việt Nam nhiệt độ ngưng tụ thường vào khoảng từ 36 đến 380C.

Nếu nhiệt độ môi trường cần làm lạnh theo yêu cầu công nghệ là tf. Khi đó nhiệt độ bay hơi Vớ i dàn lạnh tiếp xúc trực tiếp: , dàn lạnh không khí: , dàn lạnh làm lạnh nước

hay chất lỏng: .[3].Từ nhiệt độ ngưng tụ tk và bay hơi t0 tra bảng hơi bão hòa của môi chất lạnh xác định được Pk và P0, hiệu

áp suất chính là tổn thất áp suất qua ống mao.Trên hình 2 cho thấy áp suất của không khí trước và sau ống mao: và nếu bỏ

qua tổn thấy áp suất tại cửa ra của ống mao thì . Từ đó suy ra hiệu áp suất của không khí trước và sau ống mao . Trong hệ thống lạnh với một môi chất lạnh cho trước thì tổn thất áp suất qua ống mao là: . Hay cần điều chỉnh chiều dài ống mao để áp suất nén trên đồng hồ

theo sơ đồ bố trí thí nghiệm trên hình 3.

Sơ đồ bố trí thí nghiệmỐng mao

↓ Cắt đoạn

↓Hàn nối với ống đẩy của máy nén lạnh

↓Điều chỉnh chiều dài ống mao sao cho áp suất nén

Pnén = Pk – P0↓

Xác định chiều dài ống maoHình 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Ống mao có đường kính trong 1,07mm, tiến hành cắt thành các đoạn và hàn nối với ống đẩy của

máy nén lạnh như trên hình 2. Cho máy nén lạnh chạy sau đó điều chỉnh chiều dài của ống mao sao cho áp suất nén trên đồng hồ xấp xỉ bằng hiệu áp suất: ; Đo chiều dài ống mao, xử lý số liệu để tìm qui luật sự biến đổi giữa chiều dài ống mao với nhiệt độ bay hơi.

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

1. Sự biế n đổ i chiề u dà i ố ng mao theo nhiệ t độ bay hơi vớ i môi chấ t lạ nh R134a

Chọ n niệt độ ngưng tụ tk = 380C. Tra bảng các thông số vật lý của hơi bã o hoà môi chất lạnh R134a [2]; xá c đị nh được áp suất ngưng tụ Pk, bay hơi P0

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2013

36 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

và hiệu áp suất theo nhiệt độ bay hơi được thể hiện ở bảng 1. Bảng 1. Áp suất Pk; P0 và hiệu áp suất của môi chất lạnh R134a theo nhiệt độ bay hơi

Nhiệt độ bay hơi t0 (0C)

Áp suất ngưng tụ Pk (PSI)ở nhiệt độ ngưng tụ tk = 380C

Áp suất bay hơi P0 (PSI) Hiệu áp suấtPnén = ∆P = Pk – P0 (PSI)

0 139,80 42,47 97,33-5 139,80 35,29 104,51

-10 139,80 29,09 110,71-15 139,80 23,77 116,03-20 139,80 19,24 120,56-25 139,80 15,42 124,38

Sự biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh R134a được thể hiện ở bảng 2 và trên hình 4 cho thấy nhiệt độ bay hơi càng thấp thì chiều dài ống mao càng lớn.

Bảng 2. Biến đổi chiều dài của ống mao theo nhiệt độ bay hơi của môi chất R134a

Nhiệt độ bay hơi (0C) 0 -5 -10 -15 -20 -25Chiều dài ống mao (m) 1,00 1,18 1,41 1,52 1,70 1,81Áp suất nén thực tế trên đồng hồ Pnén (PSI) 95,3 105,0 115,0 115,7 120,8 124,0

Dựa vào phần mềm Excell và sau khi xử lý số liệu thu được mối quan hệ giữa chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi là một hàm số mũ có dạng: y = 0,936e0,115x ; hệ số tương quan: R2 = 0,959

Trong đó y là chiều dài ống mao (m); x là nhiệt độ bay hơi (0C).

Hình 4. Biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi với môi chất lạnh R134a, công suất máy nén lạnh 1/6HP và đường kính trong của ống mao 1,07mmm

2. Sự biế n đổ i chiề u dà i ố ng mao theo nhiệ t độ bay hơi vớ i môi chấ t lạ nh R404aTra bảng các thông số vật lý của hơi môi chất lạnh R404a [2]; được áp suất ngưng tụ Pk, bay hơi P0 và hiệu

áp suất theo nhiệt độ bay hơi được thể hiện ở bảng 3. Bảng 3. Áp suất Pk; P0 và hiệu áp suất của môi chất lạnh R404a theo nhiệt độ bay hơi

Nhiệt độ bay hơi t0 (0C)

Áp suất ngưng tụ Pk (PSI)ở nhiệt độ ngưng tụ tk = 380C Áp suất bay hơi P0 (PSI) Hiệu áp suất

Pđh = ∆P = Pk – P0 (PSI)

0 253,41 89 164,17-5 253,41 76 177,39

-10 253,41 64 189,09-15 253,41 54 199,42-20 253,41 45 208,39-25 253,41 38 215,83

Sự biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh R404a được thể hiện ở bảng 4 và trên hình 5 cho thấy nhiệt độ bay hơi càng thấp thì chiều dài ống mao càng lớn. Nhưng cùng nhiệt độ bay hơi chiều dài ống mao dùng môi chất lạnh R404a lớn hơn đáng kể so với R134a. Như ở -100C với R404a có chiều

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 2/2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 37

dài là 3,41m, trong khi đó R134a chỉ dài 1,41m. Có sự khác biệt trên là do sự gảm áp suất qua ống mao dùng môi chất lạnh R404a là 187PSI lớn hơn so với R134a có sự giảm áp suất là 115PSI.

Bảng 4. Biến đổi chiều dài của ống mao theo nhiệt độ bay hơi của môi chất R404a

Nhiệt độ bay hơi (0C) 0 -5 -10 -15 -20 -25Chiều dài ống mao (m) 2,96 3,16 3,41 3,57 3,79 4,08Áp suất nén thực tế trên đồng hồ Pnén (PSI) 170,2 180 187 200,3 207,8 215,5

Hình 5. Biến đổi chiều dài ống mao theo nhiệt độ với môi chất lạnh R404a, công suất máy nén lạnh 1/6HP và đường kính trong của ống mao 1,07mmm

Dựa vào phần mềm Excell và sau khi xử lý số liệu thu được mối quan hệ giữa chiều dài ống mao theo nhiệt độ bay hơi là một hàm số mũ có dạng: y = 2,789e0,062x; hệ số tương quan R2 = 0,996.

Như vậy để xác định chiều dài ống mao cần tiến hành như sau:Xác định nhiệt độ ngưng tụ tk, bay hơi t0. Nhiệt độ bay hơi được xác định từ nhiệt độ môi trường cần làm

lạnh tf.Chọn môi chất lạnh, tính năng suất lạnh yêu cầu Q0 để từ đó chọn công suất máy nén lạnh cần thiết.Từ nhiệt độ tk và t0; Tra bảng các thông số vật lý của môi chất lạnh để xác định áp suất ngưng tụ Pk và bay

hơi P0; Tính hiệu áp suất ∆P = Pk – P0.- Chọn đường kính ống mao sau đó cân chỉnh xác định chiều dài ống mao.

IV. KẾT LUẬNPhương phá p cân chỉnh ống mao trên đã giú p cho ngườ i kỹ thuậ t xác định được chiều dài ống mao cho

cá c loạ i máy lạnh công suất nhỏ với các môi chấ t lạ nh thường dùng R134a; R404a… khi nhiệ t độ môi trườ ng cầ n là m lạ nh thay đổi một cách thuận lợi và nhanh chó ng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Tủ lạnh, máy kem, máy đá, máy điều hoà nhiệt độ, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2002.2. Nguyễn Đức Lợi, Ga dầu và chất tải lạnh, NXB Giáo dục 2006.3. Komondy Halász, Hűtőgépek, Tankönyvkiadó, Budapest, 1981