Cơ chế vận hành của hệ thống Chiller trong ứng dụng làm mát quy trình

     Trong phạm vi ứng dụng làm mát quy trình công nghiệp, hệ thống Chiller đóng vai trò thiết yếu thông qua việc thiết lập một chu trình tuần hoàn khép kín. Hệ thống bơm đảm nhiệm việc vận chuyển lưu chất làm lạnh, thường là nước hoặc dung dịch nước/glycol, từ thiết bị Chiller đến đối tượng cần làm mát.

     Lưu chất này thực hiện quá trình hấp thụ nhiệt lượng từ quy trình, và sau đó, khi nhiệt độ tăng lên, được hồi lưu trở lại Chiller để tái thực hiện quá trình làm lạnh. Như vậy, lưu chất tải nhiệt đóng vai trò trung gian trong việc chuyển giao năng lượng nhiệt từ quy trình đến thiết bị Chiller.

Nguyên lý cơ bản của quá trình làm lạnh dựa trên chất làm lạnh

     Quá trình làm lạnh cốt lõi dựa trên hoạt động của một hợp chất hóa học chuyên dụng, được gọi là chất làm lạnh. Mặc dù tồn tại đa dạng các loại chất làm lạnh, được lựa chọn tùy thuộc vào yêu cầu nhiệt độ cụ thể của ứng dụng, nguyên tắc vận hành chung của chúng dựa trên hiện tượng nén và sự thay đổi pha.

     Chất làm lạnh trải qua một chu trình lặp lại, biến đổi giữa trạng thái lỏng và khí, đồng thời chịu tác động của áp suất. Chính sự chuyển đổi pha này, kết hợp với quá trình nén, tạo ra hiệu ứng làm lạnh.

Phân tích chi tiết chu trình nhiệt động lực học của hệ thống làm lạnh

     Chu trình làm lạnh khởi đầu khi hỗn hợp chất lỏng/khí chất làm lạnh ở áp suất thấp đi vào thiết bị bay hơi. Tại đây, năng lượng nhiệt từ lưu chất tải nhiệt (nước quy trình hoặc dung dịch nước/glycol) cung cấp nhiệt lượng cần thiết để hóa hơi chất làm lạnh, chuyển nó từ trạng thái lỏng áp suất thấp sang trạng thái khí áp suất thấp.

• Khí áp suất thấp này sau đó được dẫn đến máy nén, nơi nó trải qua quá trình nén đoạn nhiệt, dẫn đến sự gia tăng đáng kể về cả áp suất và nhiệt độ, chuyển thành khí áp suất cao.
• Khí áp suất cao tiếp tục di chuyển đến bình ngưng. Tại đây, quá trình thải nhiệt diễn ra thông qua trao đổi nhiệt với môi trường (không khí trong bình ngưng làm mát bằng không khí, hoặc nước trong bình ngưng làm mát bằng nước). Kết quả là, chất làm lạnh nguội đi và ngưng tụ trở lại thành chất lỏng áp suất cao.
• Chất lỏng áp suất cao sau đó đi qua van tiết lưu, một thiết bị có chức năng giảm áp suất đột ngột, điều chỉnh lưu lượng chất làm lạnh lỏng đi vào thiết bị bay hơi, qua đó khởi đầu một chu trình làm lạnh mới.

Phân loại bình ngưng trong hệ thống Chiller

     Trong thiết kế hệ thống Chiller, có hai loại bình ngưng chính được sử dụng để thải nhiệt:

• Bình ngưng làm mát bằng không khí: Sử dụng không khí môi trường làm tác nhân làm mát để ngưng tụ hơi chất làm lạnh áp suất cao trở lại trạng thái lỏng. Thiết bị này có thể được tích hợp bên trong Chiller hoặc đặt ở vị trí từ xa bên ngoài, với mục tiêu cuối cùng là truyền nhiệt từ hệ thống làm lạnh ra môi trường không khí.
• Bình ngưng làm mát bằng nước: Sử dụng nước, thường được làm mát bởi một tháp giải nhiệt, để hấp thụ nhiệt từ hơi chất làm lạnh và gây ra quá trình ngưng tụ. Nước sau khi hấp thụ nhiệt sẽ được tuần hoàn đến tháp giải nhiệt để thải nhiệt ra khí quyển.