Chiller hoạt động như thế nào, bạn biết chưa?

     Chiller, hay máy làm lạnh nước, là một thiết bị quan trọng trong các hệ thống làm mát công nghiệp và điều hòa không khí. Chức năng chính của nó là loại bỏ nhiệt từ một chất lỏng (thường là nước hoặc dung dịch nước/glycol), sau đó phân phối chất lỏng mát này đến các thiết bị hoặc quy trình cần được làm lạnh.

Cơ chế truyền nhiệt của Chiller

     Trong hầu hết các ứng dụng làm mát quy trình, Chiller hoạt động như một trung gian truyền nhiệt, đảm bảo nhiệt lượng được di chuyển hiệu quả từ nơi cần làm mát ra ngoài môi trường.

     Hệ thống bơm sẽ tuần hoàn nước lạnh hoặc một dung dịch nước/glycol từ máy làm lạnh đến quy trình hoặc thiết bị cần được làm mát. Chất lỏng mát này khi đi qua thiết bị hoặc quy trình sẽ hấp thụ nhiệt, làm giảm nhiệt độ của đối tượng cần làm mát.

     Sau khi hấp thụ nhiệt, chất lỏng sẽ ấm lên và trở lại máy làm lạnh để tiếp tục được làm mát. Có thể hiểu, nước quá trình là phương tiện mà từ đó nhiệt được chuyển từ quy trình sản xuất hoặc không gian cần làm mát đến máy làm lạnh.

Chu trình làm lạnh của môi chất lạnh

     Quá trình làm lạnh trong Chiller diễn ra thông qua một chu trình khép kín của môi chất lạnh. Có rất nhiều loại môi chất lạnh khác nhau, được lựa chọn tùy thuộc vào dải nhiệt độ yêu cầu và ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên, tất cả đều hoạt động theo một nguyên lý cơ bản về nén và thay đổi pha của chất làm lạnh từ chất lỏng thành khí và ngược lại. Quá trình này bao gồm các bước sau:

• Bay hơi (Evaporation): Chu kỳ làm lạnh bắt đầu khi một hỗn hợp môi chất lạnh lỏng/khí áp suất thấp đi vào dàn bay hơi (evaporator). Trong dàn bay hơi, nhiệt từ nước xử lý hoặc dung dịch nước/glycol (chất lỏng mang nhiệt từ quy trình) sẽ làm sôi môi chất lạnh. Quá trình này khiến môi chất lạnh thay đổi trạng thái từ chất lỏng áp suất thấp thành khí áp suất thấp, đồng thời hấp thụ nhiệt từ nước, làm cho nước lạnh đi.
• Nén (Compression): Khí môi chất lạnh áp suất thấp sau khi rời khỏi dàn bay hơi sẽ được hút vào máy nén (compressor). Tại đây, khí được nén thành khí áp suất cao và nhiệt độ cao. Quá trình nén này làm tăng năng lượng của môi chất lạnh, chuẩn bị cho bước thải nhiệt.
• Ngưng tụ (Condensation): Khí môi chất lạnh áp suất cao và nóng đi vào bình ngưng (condenser). Trong bình ngưng, nhiệt lượng của môi chất lạnh sẽ được loại bỏ (thải ra môi trường xung quanh hoặc nước làm mát bình ngưng), làm nguội môi chất lạnh và khiến nó ngưng tụ trở lại thành chất lỏng áp suất cao.
• Tiết lưu (Expansion): Chất lỏng môi chất lạnh áp suất cao sau khi rời khỏi bình ngưng di chuyển đến van tiết lưu (expansion valve). Van tiết lưu có nhiệm vụ điều khiển lượng chất làm lạnh lỏng đi vào dàn bay hơi bằng cách giảm áp suất đột ngột của nó. Sự giảm áp suất này làm cho nhiệt độ của môi chất lạnh giảm xuống rất thấp, sẵn sàng để bắt đầu lại chu trình làm lạnh bằng cách hấp thụ nhiệt trong dàn bay hơi.

Các loại bình ngưng trong Chiller

     Có hai loại bình ngưng được sử dụng trong thiết bị làm lạnh, phân loại dựa trên phương tiện mà chúng sử dụng để làm mát môi chất lạnh và thải nhiệt:

• Bình ngưng làm mát bằng không khí (Air-Cooled Condenser): Loại bình ngưng này sử dụng không khí xung quanh để làm mát và ngưng tụ khí môi chất lạnh nóng trở lại thành chất lỏng. Bình ngưng làm mát bằng không khí có thể được đặt bên trong cụm Chiller (là một phần tích hợp) hoặc có thể được đặt từ xa bên ngoài tòa nhà/nhà máy. Dù ở đâu, vai trò cuối cùng của nó là thải nhiệt từ máy làm lạnh vào không khí.
• Bình ngưng làm mát bằng nước (Water-Cooled Condenser): Trong loại này, nước từ một tháp giải nhiệt (cooling tower) được tuần hoàn qua bình ngưng để làm nguội và ngưng tụ chất làm lạnh. Nước nóng sau khi hấp thụ nhiệt từ môi chất lạnh sẽ được bơm lên tháp giải nhiệt để được làm mát bằng cách bay hơi và trao đổi nhiệt với không khí, sau đó quay trở lại bình ngưng.