Điện thoại: 0838 855 955
Hotline: 0938 216 668


Đồ thị Mollier


Trong bài này giới thiệu về đồ thị Molier trong việc tính toán nhiệt độ, áp suất ... của chu trình lạnh để hiểu rõ hơn về môi chất lạnh.

 

Giới thiệu đồ thị Mollier

 

Đồ thị Mollier (đọc là Mô-li-ê) là độ thị biểu diễn trạng thái gas lạnh theo áp suất (thang logarit trục tung) và entanpy (thang tuyến tính trục hoành) nên còn gọi là đồ thị lgp-h. Đồ thị do nhà bác học người Đức Mollier xây dựng năm 1912 ở trường đại học Kỹ thuật Dresden.

 

Trên đồ thị Mollier biểu diễn 5 thông số trạng thái là:

 

1. Áp suất, đơn vị bar hoặc Mpa, ký hiệu p.

 

2. Nhiệt độ, đơn vị ˚C, ký hiệu t.

 

3. Entanpy, đơn vị kJ/kg, ký hiệu h

 

4. Entropy, đơn vị kJ/kgK, ký hiệu s

 

5. Thể tích riêng, đơn vin m3/kg, ký hiệu v.

 

Ngoài ra còn đường x = const là thành phần hơi không đổi trong hỗn hợp hơi ẩm.

 

Ưu điểm của đồ thị Mollier

 

- Khi biết 2 thông số bất kỳ ta có thể xác định được điểm trạng thái duy nhất (nếu ở trong vùng hơi ẩm phải thêm x) và từ đó có thể xác định được các thông số còn lại một cách dễ dàng.

 

- Biểu diễn chu trình lạnh trên đồ thị Molliet rất dơn giản.

 

- Các thông số của chu trình như năng suất lạnh riêng, công nén riêng, nhiệt độ ở dàn ngưng... xác định rất dễ dàng trên đồ thị Mollier.

 

- Căn cứ vào ác sai lệch giữa áp suất  và nhiệt độ thiết kế lý thuyết trên đồ thị Mollier, và áp suất, nhiệt độ đo được trong thực tế vận hành, ta có thể dễ dàng chuẩn đoán được bệnh của máy và đề ra các biện pháp sữa chữa hữu hiệu. Chính vì vậy, đồ thị Mollier không những cần thiết đối với các kỹ sư thiết kế mà cũng cần thiết đối với người vận hành, sửa chửa hệ thống lạnh. Các hình dưới giới thiệu đồ thị Mollier của các môi chất lạnh R12, 13, 402B, 134a.

 

 

Cấu tạo đồ thị

 

1. Các đường áp suất không đổi được biểu diển trên trục tung theo thang logarit và entanpy trên trục hoành theo thang tuyến tính (xem hình 1).

 

Thường chọn điểm gốc cho entanpy và entropy sao cho không xuất hiện trị số âm trên biểu đồ vì trên thực tế chỉ sử dụng các hiệu entanpy và entropy. Điểm gốc thường lấy ở điểm lỏng bảo hòa, t = 0˚C, h = 200kJ/kg và s = 1.00 kJ/KgK.

 

Hình 1. Thang chia áp suất và entanpy của đồ thị Mollier

2. Đường lỏng bảo hòa và hơi bảo hòa

 

 

Sự thay đổi trạng thái của nước khi cấp nhiệt và thải nhiệt

 

Qua hình trên ta thấy đối với nước khi thử nghiệm với áp suất khí quyển p = 760mmHg, ta được các điểm đối với các giá trị nhiệt lượng cấp như trên hình vẽ. Nhưng khi thay đổi áp suất, ta sẽ thu được các giá trị khác đi. Ví dụ, khi áp suất càng thấp điểm D và E càng dịch xuống thấp và xa nhau hơn (nhiệt ẩn hóa hơi nhỏ dần). Đến một nhiệt độ và áp suất nhất định điểm D và E trùng vào nhau, người ta không thể phân biệt pha lỏng và phao hơi nữa, nhiệt độ hóa hơi bằng 0. Điểm đó gọi là điểm tới hạn. Tại điểm tới hạn có nhiệt độ, áp suất và thể tích riêng tới hạn. Khi tập hợp tất cả các điểm D ở các áp suất khác nhau ta có đường lỏng bão hòa và tập hợp tất cả các điểm e ta có đường hơi bão hòa.

 

Hình 2 giới thiệu đường lỏng và hơi bảo hòa, điểm tới hạn cũng như các vùng lỏng, hơi ẩm, quá nhiệt của gas lạnh.

 

 

Hình 2. Đường lỏng và hơi bão hòa

 

C - D: Đường lỏng bão hòa; C - E: Đường hơi bão hòa; DE: Quá trình bay hơi; 

 

E'D': Quá trình ngưng tụ; Vùng quá lạnh lỏng; Bên trái; Vùng hơi ẩm; Ở giữa; 

 

Vùng hơi quá nhiệt; bên phải trên đồ thị p - h.

 

Điểm tới hạn của một số ga lạnh được giới thiệu trên bảng 1

 

Bảng 1 Điểm tới hạn của một số môi chất lạnh

 

Điểm tới hạn

Nước

CO2

NH3

R22

Không khí

H2

He

Po, bar

221.2

73.8

113.0

49.9

37.7

12.9

2.29

to, ˚C

374.0

31.0

132.4

96.2

-140.7

-239.9

-267.9

 

Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ cao nhất mà một chất khí có thể hóa lỏng được khi nén lên áp suất cao. Mỗi chất khí có nhiệt độ tới hạn riêng. Ví dụ, theo bảng 1 muốn hóa lỏng được CO2, nhiệt độ phải hạ xuống dưới 31˚C. Muốn hóa lỏng được không khí, nhiệt độ không khí nén phải thấp hơn -140.7˚C...

 

Áp suất tới hạn là áp suất bão hòa của điểm tới hạn.

 

3. Các đường thành phần hơi không đổi (x = const)

 

Khi cấp nhiệt cho 1kg lỏng bảo hòa (ở nhiệt độ bay hơi) thể lỏng sẽ dần dần biến thành thể hơi theo đường DE (hình 2). Khi 10% lỏng biển thành hơi ta có x = 0.1 tương tự khi 90% lỏng biển hơi ta có x = 0.9 và khi 100% lỏng biến thành hơi, ta đạt tới điểm E với x = 1. các đường x = const xuất phát từ điểm tới hạn và tỏa đều xuồng phía dưới trong vùng hơi ẩm như hình 3 biểu diễn. Ngoài ra x còn được gọi là độ khô của hơi ẩm. Ví dụ, độ khô x = 0.1 có nghĩa là trạng thái hơi ẩm đó gồm 10% hơi và 90% lỏng.

 

 

Hình 3. Các đường thành phần hơi không đổi x = const

 

4. Các đường nhiệt độ không đổi t = const

 

Các đường nhiệt độ không đổi xuất phát từ phía trên bên trái đi xuống phía dưới bên phải của đồ thị. Nếu gặp vùng hơi ẩm nó nằm ngang. Như vậy, khi đi qua vùng hơi ẩm, các đường này chia làm 3 đoạn rõ rệt với một đoạn nằm ngang trong vùng hơi ẩm. Đoạn nằm ngang biểu diển quá trình sôi dẳng áp và đẳng nhiệt của môi chất khi lỏng biển thành hơi. Đoạn đầu và cuối có độ dốc rất lớn gần như thẳng đứng. Hình 5 giới thiệu các đường đẳng nhiệt trên đồ thị Mollier.

 

Hình 5. Các đường 

 

5. Các đường thể tích riêng không đổi

 

Các đường thể tích riêng không đổi v = const là các đường cong lồi xuất phát từ phía dưới, bên trái đi lên phía trên bên phải. Các đường này hơi bị gãy (đổi hướng) khi đi qua đường bão hòa khô x = 1. Hình 6 giới thiệu các đường v = const trên đồ thị Mollier.

 

Thể tích riêng v là thể tích của một đơn vị khơi lượng vật chất, đơn vị là m3/kg.

 

 

Hình 6. Các đường v = const 

 

6. Các đường entropy không đổi s = const

 

Các đường entropy không đổi cũng nằm giống như các đường thể tích riêng không đổi nhưng có độ dốc lớn hơn nhiều. Do entropy trong vùng hơi ẩm không có ý nghĩa thực tế nên người ta chỉ vẽ các đường s = const ở vùng hơi quá nhiệt, bên phải đường x = const. Theo hệ SI, đơn vị của entropy là kJ/kg.K. Hình 7 giới thiệu các đường đẳng entropy trên đồ thị Mollier.

 

Như vậy, khi cho trước hai thông số bất kỳ, ta có thể xác định được một điểm duy nhất trên đồ thị Mollier và từ đó có thể xác định được các thông số còn lại. Cần lưu ý là ở vùng hơi ẩm, vì p và t trùng lên nhau nên chỉ được coi là 1 thông số.

 

 

Hình 7. Các đường đẳng entropy s = const

 

Xây dựng chu trình lạnh trên đồ thị Mollier

 

Chu trình lạnh trên đồ thị Mollier bao gồm 4 quá trình riêng lẻ là bay hơi, nén hơi, ngưng tụ và tiết lưu. Hình 8 giới thiệu chu trình thiết bị máy lạnh với 4 thiết bị chính là thiết bị bay hơi, máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu với trạng thái môi chất ở từng vị trí.

 

Hình 8. Chu trình thiết bị máy lạnh và trạng thái môi chất từng vị trí

 

Hình 9 giới thiệu các quá trình biểu diễn trên đồ thị Mollier

 

 

Hình 9. Các quá trình bay hơi (a), nén hơi (b), ngưng tụ (c), tiết lưu (d)

 

biểu diễn trên đồ thị Mollier

 

a) Quá trình bay hơi

 

Để làm lạnh phòng, ga lạnh phải bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp. Diểm 4 là trạng thái ga lạnh sau tiết lưu. Quá trình 4 – 1’ là quá trình bay hơi trong dàn bay hơi còn quá trình 1’ – 1 là quá trình hơi nóng lên (quá nhiệt) ở cuối dàn ống bay hơi và trên đường ống hút về máy nén. Toàn bộ quá trình 4 – 1’ là đẳng áp. Quá trình 4 – 1’ là đẳng nhiệt (nhiệt độ bay hơi không đổi), còn quá trình 1’ – 1 là quá trình tăng nhiệt để thành hơi quá nhiệt.

 

b) Quá trình nén hơi

 

Hơi ở trạng thái 1 được hút vào máy nén và được nén lên trạng thái 2. Quá trình nén có đặc điểm là entropy không đổi. Máy nén phải tiêu thụ một công cơ học, công này tác động làm cho hơi bị nén lên áp suất cao và kèm theo nhiệt độ cao.

 

c) Quá trình ngưng tụ

 

Quá trình diễn ra ở thiết bị ngưng tụ gồm hai phần riêng biệt. Quá trình 2 – 2’ là quá trình làm mát hơi quá nhiệt 2 xuống thành hơi bão hòa 2’. Quá trình 2’ – 3’ là quá trình ngưng tụ môi chất từ dạng hơi thành dạng lỏng ở áp suất cao và nhiệt độ cao. Quá trình 3’ – 3 là quá trình làm lạnh lỏng xuống dưới nhiệt độ ngưng tụ. Toàn bộ quá trình 2 - 4 diễn ra trong thiết bị ngưng tụ là quá trình đẳng áp (ở áp suất ngưng tụ không đổi), riêng quá trình 2’ – 3’ là quá trình đẳng nhiệt (ở nhiệt độ ngưng tụ không đổi).

 

d) Quá trình tiết lưu

 

Quá trình tiết lưu còn gọi là quá trình dãn nở. Ga lạnh lỏng ở áp suất cao được tiết lưu đột ngột xuống áp suất thấp và được đưa vaof thiết bị bay hơi. Nhiệt độ cũng được hạ xuống sau tiết lưu. Quá trình tiết lưu có đặc điểm là entanpy không đổi (h3 = h4) nên đường 3 – 4 vuông góc với trục hoành.

 

Như vậy, ga lạnh đã khép kín vòng tuần hoàn trong máy lạnh.

 

Biến đổi trạng thái ga trong chu trình lạnh

 

Hình 10 và bảng 2 giới thiệu sự biến đổi trạng thái ga trong chu trình lạnh với ví dụ cụ thể là một máy điều hòa không khí, ga R22, nhiệt độ ngoài nhà 35˚C, nhiệt độ ngưng tụ 50˚C, nhiệt độ trong nhà 27˚C, nhiệt độ bay hơi 5˚C. Tên gọi, trạng thái ga lạnh với các thông số áp suất và nhiệt độ cụ thể tương ứng với các điểm trên hình vẽ được giới thiệu ở bảng 2.

 

Hình 10. Chu trình máy điều hòa không khí R22, giả thiết tk = 50 0C, t0 = 5 0C,

 

tN = 35 0C, tT = 27 0C

 

Bảng 2 Trạng thái ga theo hình 10

 

Vị trí

p, bar

t, ˚C

Tên gọi trạng thái ga lạnh

1

19.4

45

Lỏng qua lạnh (so với nhiệt dộ ngưng tụ)

2

5.8

5

Hơi ẩm (hỗn hợp lỏng và hơi) so với to = 5˚C

3

5.8

5

Hơi bảo hòa (100% hơi) so với to = 5˚C

4

5.8

10

Hơi quá nhiệt (so với to = 5˚C)

5

5.8

10

Hơi quá nhiệt (so với to = 5˚C)

6

19.4

95

Hơi quá nhiệt (so với to = 50˚C)

7

19.4

90

Hơi quá nhiệt (so với to = 50˚C)

8

19.4

50

Hơi bão hòa (so với to = 50˚C)

9

19.4

50

Lỏng bão hòa (so với to = 50˚C)

10

19.4

45

Lỏng quá lạnh (so với to = 50˚C)

 

Các câu hỏi thường gặp đối với đồ thị molier:

 

- Đồ thị Mollier là gì?

 

- Đồ thị Mollier dùng để làm gì?

 

- Hãy biểu diển một chu trình lạnh trên đồ thị Mollier và giải thích?

 

- Đường lỏng bảo hòa và hơi bảo hòa là gì?

 

- Các đường entanpy không đổi chạy như thế nào trên đồ thị Mollier?

 

- Các đường entropy không đổi chạy như thế nào trên đồ thị Mollier?

 

- Các đường nhiệt độ không đổi chạy như thế nào trên đồ thị Mollier?

 

- Các đường thể tích riêng không đổi chạy như thế nào trên đồ thị Mollier?

 

- Các đường áp suất không đổi chạy như thế nào trên đồ thị Mollier?

 

- Các đường thành phần hơi không đổi chạy như thế nào trên đồ thị Mollier?

 

Xem thêm bài viết:

Tin khác



Sản phẩm đã xem


Copyright © 2015 www.baogiavattu.com

Báo Giá Vật Tư tổng hợp
www.baogiavattu.com - CHUYÊN CUNG CẤP THIẾT BỊ VẬT TƯ CÔNG NGHIỆP & DÂN DỤNG!

Văn phòng: 372/5F Tùng Thiện Vương, Phường 13, Quận 8, Tp. Hồ Chí Minh

Email: baogiathietbivattu@gmail.com