Môi chất lạnh là gì? Các nghiên cứu khoa học về Môi chất lạnh
Môi chất lạnh là chất lỏng hoặc khí dùng trong hệ thống làm lạnh và điều hòa không khí để hấp thụ và truyền nhiệt. Nó hoạt động theo chu trình khép kín, liên tục chuyển đổi giữa trạng thái lỏng và hơi để vận chuyển nhiệt từ nơi cần làm mát ra môi trường.
Môi chất lạnh là gì?
Môi chất lạnh (tiếng Anh: refrigerant) là chất lỏng hoặc khí được sử dụng trong hệ thống làm lạnh và điều hòa không khí để truyền nhiệt từ khu vực cần làm mát đến môi trường xung quanh. Nhờ khả năng hấp thụ nhiệt khi bay hơi và thải nhiệt khi ngưng tụ, môi chất lạnh đóng vai trò trung tâm trong các thiết bị như tủ lạnh, máy điều hòa, kho lạnh, bơm nhiệt và các hệ thống làm mát công nghiệp.
Trong chu trình làm lạnh, môi chất lạnh liên tục thay đổi trạng thái từ lỏng sang hơi và ngược lại. Quá trình này xảy ra trong một hệ thống kín, cho phép di chuyển nhiệt hiệu quả mà không tiêu hao môi chất. Việc lựa chọn loại môi chất phù hợp ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, độ an toàn và tác động môi trường của hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của môi chất lạnh
Chu trình làm lạnh cơ bản mà môi chất lạnh tham gia được gọi là chu trình hơi nén cơ học. Quá trình này gồm bốn bước chính:
- Máy nén: Nén khí môi chất từ áp suất thấp lên áp suất cao, làm tăng nhiệt độ.
- Dàn ngưng: Khí môi chất được làm nguội tại đây và ngưng tụ thành chất lỏng áp suất cao, thải nhiệt ra môi trường bên ngoài.
- Van tiết lưu (hoặc ống mao): Giảm áp và nhiệt độ của môi chất lạnh, chuẩn bị cho quá trình bay hơi.
- Dàn bay hơi: Môi chất lỏng hấp thụ nhiệt từ không gian cần làm mát và bay hơi, chuyển thành khí áp suất thấp.
Chu trình này lặp lại liên tục, và môi chất lạnh chính là “người vận chuyển nhiệt” từ bên trong thiết bị ra bên ngoài môi trường.
Phân loại môi chất lạnh
Các môi chất lạnh được phân loại theo nguồn gốc hóa học và thế hệ phát triển:
1. Theo nguồn gốc hóa học:
- CFC (Chlorofluorocarbons): Ví dụ: R-12. Tác động mạnh đến tầng ozone. Đã bị cấm theo Nghị định thư Montreal.
- HCFC (Hydrochlorofluorocarbons): Ví dụ: R-22. Tác động ozone thấp hơn CFC, nhưng vẫn bị loại bỏ dần.
- HFC (Hydrofluorocarbons): Ví dụ: R-134a, R-410A. Không phá tầng ozone nhưng có chỉ số GWP cao.
- HFO (Hydrofluoroolefins): Ví dụ: R-1234yf. GWP cực thấp, thế hệ mới, thân thiện với môi trường.
- Hydrocarbon (HC): Ví dụ: R-290 (propane), R-600a (isobutane). Hiệu suất cao, GWP thấp, nhưng dễ cháy.
- Môi chất tự nhiên: CO2 (R-744), amoniac (R-717), nước (R-718), không phá hủy ozone và có GWP thấp.
2. Theo thế hệ phát triển:
- Thế hệ 1: CFC – hiệu quả nhưng phá hoại tầng ozone nặng nề.
- Thế hệ 2: HCFC – quá độ, ít độc hơn nhưng vẫn không bền vững về môi trường.
- Thế hệ 3: HFC – hiện đang được sử dụng rộng rãi, nhưng cần thay thế do GWP cao.
- Thế hệ 4: HFO và các môi chất tự nhiên – giải pháp thân thiện môi trường trong dài hạn.
Các đặc tính kỹ thuật của môi chất lạnh
Môi chất lạnh được đánh giá dựa trên nhiều yếu tố kỹ thuật, trong đó có:
- Nhiệt độ sôi: Cần đủ thấp để có thể bay hơi ở điều kiện môi trường bình thường.
- Áp suất làm việc: Phải tương thích với vật liệu và thiết kế của hệ thống làm lạnh.
- Nhiệt tiềm ẩn bay hơi: Càng cao thì càng có khả năng hấp thụ nhiệt tốt.
- Độ ổn định hóa học: Không bị phân hủy trong điều kiện vận hành lâu dài.
- Độc tính và tính cháy nổ: Yếu tố an toàn quan trọng trong thiết kế hệ thống.
- Chỉ số GWP: Global Warming Potential, cho biết mức độ gây hiệu ứng nhà kính.
- Chỉ số ODP: Ozone Depletion Potential, phản ánh khả năng phá hủy tầng ozone.
Bảng so sánh một số môi chất phổ biến
| Môi chất | Nhóm | Nhiệt độ sôi (°C) | ODP | GWP | Đặc điểm nổi bật |
|---|---|---|---|---|---|
| R-12 | CFC | -29.8 | 1.0 | 10,900 | Đã bị cấm, phá hủy tầng ozone |
| R-22 | HCFC | -40.8 | 0.055 | 1,810 | Được thay thế dần bởi HFC |
| R-134a | HFC | -26.3 | 0 | 1,430 | Phổ biến trong điều hòa ô tô |
| R-1234yf | HFO | -29.5 | 0 | 4 | Thay thế R-134a, thân thiện môi trường |
| R-290 | HC | -42.1 | 0 | 3 | Hiệu suất cao, dễ cháy |
| R-744 (CO2) | Tự nhiên | -78.4 | 0 | 1 | Áp suất cao, không cháy nổ |
Hiệu suất của chu trình làm lạnh
Hiệu suất lý tưởng của chu trình làm lạnh được tính theo chỉ số COP (Coefficient of Performance):
Trong đó:
- \( T_L \): Nhiệt độ bay hơi (K)
- \( T_H \): Nhiệt độ ngưng tụ (K)
Ví dụ: Nếu nhiệt độ bay hơi là 273K (0°C), nhiệt độ ngưng tụ là 313K (40°C):
Chỉ số COP càng cao thì hệ thống càng tiết kiệm năng lượng.
Ảnh hưởng môi trường và chính sách toàn cầu
Một số môi chất lạnh có tác động tiêu cực đến môi trường:
- ODP cao: Phá hủy tầng ozone (điển hình là CFC, HCFC).
- GWP cao: Góp phần vào hiện tượng nóng lên toàn cầu (điển hình là HFC).
Các chính sách quốc tế điều chỉnh sử dụng môi chất lạnh:
- Nghị định thư Montreal – loại bỏ CFC, HCFC.
- Chương trình hỗ trợ kỹ thuật của UNIDO.
- F-Gas Regulation của EU – hạn chế HFC.
- SNAP (EPA Hoa Kỳ) – đánh giá và cấp phép môi chất lạnh thân thiện môi trường.
Xu hướng tương lai
Ngành công nghiệp lạnh đang chuyển dần sang:
- Sử dụng môi chất lạnh có GWP thấp như HFO hoặc tự nhiên (CO2, amoniac).
- Tối ưu hóa thiết bị để giảm lượng môi chất sử dụng.
- Áp dụng công nghệ tái chế và thu hồi môi chất lạnh sau khi sử dụng.
Việc đào tạo kỹ thuật viên và cập nhật quy định pháp luật là yếu tố then chốt để thực hiện chuyển đổi an toàn và hiệu quả.
Kết luận
Môi chất lạnh là thành phần cốt lõi của mọi hệ thống làm lạnh và điều hòa, đóng vai trò vận chuyển nhiệt và duy trì nhiệt độ mong muốn. Với những thách thức môi trường ngày càng gia tăng, việc lựa chọn và quản lý môi chất lạnh đúng cách không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn bảo vệ hệ sinh thái toàn cầu. Các xu hướng hiện đại hướng đến môi chất lạnh có GWP thấp, không ảnh hưởng tầng ozone, đồng thời duy trì hiệu suất làm lạnh cao.
Tài nguyên tham khảo
Danh sách công bố khoa học về chủ đề "môi chất lạnh":
Nghiên cứu bơm nhiệt với hệ thống lạnh sử dụng chu trình Rankine hữu cơ
Nghiên cứu sử dụng các nguồn nhiệt thừa cấp nhiệt cho hệ thống bơm nhiệt với hệ thống lạnh sử dụng chu trình Rankine hữu cơ ORC (Organic Rankine Cycle). Trên căn bản tính toán theo mô hình mới để chọn ra được môi chất thích hợp nhất dùng cho hệ thống, đưa ra được kết quả tính toán hệ số làm nóng và làm lạnh COP đối với các môi chất R22, R600, R601, R123, R1234ze, R134a, R152a, R227ea, R245fa, R717, Rượu, R718. Nghiên cứu các tính năng, đặc tính thay đổi của hệ thống bơm nhiệt kết hợp làm lạnh tùy theo sự thay đổi nhiệt độ ở thiết bị sinh hơi, nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ, kết quả tính toán hiệu suất vòng tuần hoàn ηorc, hệ số làm việc của hệ thống COPS. Các kết luận rút ra từ kết quả tính toán hệ thống bơm nhiệt với hệ thống lạnh chu trình Rankine hữu cơ.
#ORC #bơm nhiệt #môi chất lạnh #COP #thu hồi nhiệt
An experimental investigation on the coefficient of performance of the small hot water heat pump using refrigeration R410A and R32
Tạp chí Kỹ thuật và Công nghệ Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh - Tập 3 Số 2 - Trang 425-431 - 2020
Hot water is an important factor in domestic life and industrial development. Today, the heat pump is used to produce hot water more and more popular because it has many advantages of saving energy compared to the method of producing hot water by the hot water electric heater. The main aim of this study is to evaluate of the coefficient of performance (COP) of the small hot water heat pump using refrigeration R410A and R32. The capacity of both hot water heat pump is similar, one using new refrigerant R32 and other using refrigerant R410A. These heat pumps were designed and installed at the Ho Chi Minh City University of Technology and Education to evaluate the COP for the purpose of application the new refrigerant R32 for hot water heat pump. The compressor capacity is 1 Hp, the volume of hot water storage tank is of 100 liters and is insulated with thickness of 30 mm to reduce the heat loss to invironment, the required hot water temperature at the outlet of condenser is 50 oC, and the amount of required hot water is 75 liters per batch and is controlled by float valve. The experimental results indicate that the COP of the heat pump using the new refrigerant R32 is higher than heat pump using refrigerant R410A from 9% to 15% when the experimental conditions such as ambient temperature, initial water flow rate through the condenser and the required temperature of hot water were the same. In addition, the effect of the ambient temperature, initial water temperature and water flow rate were also evaluated.
#Môi chất lạnh #nước nóng #bơm nhiệt #COP
Phân tích đặc điểm của môi chất lạnh thường dùng R32, R410A khi quá lạnh đối với hệ thống lạnh
Ngày nay hai môi lạnh được dùng phổ biến nhất hiện nay cho hệ thống điều hòa không khí đó là môi chất R32 và R410A. Ở nội dung này chủ yếu tính toán phân tích đặc điểm tính chất của quá trình quá lạnh đối với hệ thống lạnh trong điều hòa không khí sử dụng các môi chất lạnh thường dùng R32, R410A, tính toán độ quá lạnh đối với hệ thống lạnh, mức độ tiêu tốn công cho hệ thống lạnh và ảnh hưởng của hệ số làm lạnh COP đối với chu trình. Đồng thời đề ra mối quan hệ giữa mức độ quá lạnh hưởng đến các thông số của hệ thống lạnh như năng suất lạnh riêng, công tiêu tốn cho chu trình và hệ số làm lạnh COP. Chủ yếu đưa ra thông số của quá trình quá lạnh, các kết quả tính tính toán và so sánh giữa hai môi chất R32, R410A và quá trình làm việc hiệu quả của hệ thống làm lạnh.
#Quá lạnh #môi chất lạnh #COP #hệ thống lạnh
Đánh giá khả năng sử dụng môi chất R407F để thay thế môi chất R22 cho kho lạnh bảo quản thực phẩm và điều hòa không khí
Bài báo đánh giá khả năng thay thế môi chất lạnh HCFC- R22 bị loại bỏ vào năm 2040, nhưng hiện đang được sử dụng rộng rãi trong hệ thống kho lạnh bảo quản, nhiệt độ trung bình, bằng môi chất R407F thân thiện với môi trường. Việc thí nghiệm được thực hiện trên một kho lạnh bảo quản (t = -20oC) đang sử dụng môi chất R22. Kết quả cho thấy môi chất R407F có năng suất lạnh thấp hơn một ít, nhiệt độ cuối tầm nén cũng thấp hơn so với R22, động cơ máy nén chạy ổn định và hệ thống không bị ngập lỏng. Do đó, ta có thể thay thế môi chất R407F cho một hệ thống lạnh R22 có sẵn mà không cần thay thế các thiết bị khác. Tuy nhiên, để đảm bảo việc hồi dầu hiệu quả, ta nên thay thế dầu khoáng của môi chất R22 bằng dầu Polyester (POE)
#môi chất lạnh #môi chất R407F #thay thế môi chất lạnh #loại bỏ môi chất HCFC-R22 #kho lạnh bảo quản
Tính toán phân tích quá trình quá lạnh đối với hệ thống lạnh
Môi chất ở trạng thái lỏng cao áp sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ và trước khi vào hệ thống tiết lưu được làm lạnh giảm nhiệt độ gọi là quá trình quá lạnh. Độ chênh lệch nhiệt độ giữa hơi bão hòa cao áp với lỏng chưa sôi sau khi ngưng tụ tiếp tục được làm mát gọi là độ quá lạnh. Quá lạnh lỏng sau khi ngưng tụ nhằm làm giảm tổn thất trước van tiết lưu và tăng công suất lạnh, dẫn đến hệ số làm lạnh tăng. Với nội dung này, ta sử dụng định luật nhiệt động để tính toán lý thuyết, phân tích cụ thể cho trường hợp môi chất lạnh R134a với sự ảnh hưởng của độ quá lạnh đến công suất lạnh của hệ thống, hệ số làm lạnh COP, công tiêu tốn cho chu trình, các ảnh hưởng nhiệt độ bay hơi – nhiệt độ ngưng tụ đối với sự quá lạnh, từ kết quả tính toán đưa ra được các đồ thị so sánh.
#COP #độ quá lạnh #hệ thống lạnh #môi chất lạnh #ngưng tụ
Nghiên cứu thực nghiệm bơm nhiệt cấp nước nóng sử dụng môi chất lạnh mới R32 ở điều kiện khí hậu thành phố Hồ Chí Minh
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm bơm nhiệt cấp nước nóng (HPHW) sử dụng môi chất lạnh mới R32 ở điều kiện khí hậu thành phố Hồ Chí Minh. Hệ thống HPHW được lắp đặt tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. Hệ thống này có công suất máy nén là 1 Hp, sử dụng môi chất lạnh mới R32, nhiệt độ nước nóng yêu cầu là 50 oC. Ảnh hưởng của điều kiện khí hậu Tp.HCM đến hệ số COP và các thông số như áp suất ngưng tụ, áp suất bay hơi v.v được nghiên cứu đánh giá. Các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ môi trường thay đổi từ 29 oC đến 34 oC, nhiệt độ nước cấp qua dàn nóng thay đổi từ 23 oC đến 35 oC, lưu lượng nước cấp qua dàn nóng thay đổi từ 2 lít/phút đến 3,2 lít/phút. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng lưu lượng nước lớn nhất qua dàn nóng đáp ứng nhiệt độ nước nóng yêu cầu 50 oC được xác định là 2,3 lít/phút, hệ số COP của bơm nhiệt đạt được trong khoảng từ 4,12 đến 4,62.
#Hệ số COP #bơm nhiệt #nước nóng #môi chất lạnh R32 #điều kiện khí hậu
Mối liên hệ giữa chất lượng lãnh đạo và phòng ngừa Burnout cũng như Mobbing Dịch bởi AI
Organisationsberatung, Supervision, Coaching - Tập 17 - Trang 347-360 - 2010
Tác giả thảo luận về vấn đề mối liên hệ giữa Burnout và Mobbing, cả hai đều là hiện tượng gây căng thẳng cao về mặt xã hội và cảm xúc trong bối cảnh chuyên nghiệp, và chất lượng lãnh đạo hoặc văn hóa lãnh đạo của một tổ chức. Mobbing và Burnout do đó không được hiểu như là các vấn đề đơn lẻ hoặc được gán cho các thành viên riêng lẻ trong tổ chức, mà được đặt trong bối cảnh văn hóa tổ chức. Giả thuyết cơ sở của bài viết này là chất lượng lãnh đạo có thể đóng vai trò quyết định trong việc ngăn ngừa Mobbing và Burnout. Để thực hiện điều này, tác giả mô tả một khuôn khổ hành động, nêu rõ các cấp độ can thiệp và hình thức can thiệp nào có thể được thực hiện một cách chủ động đối với Mobbing và Burnout trong các tổ chức.
#Burnout #Mobbing #Chất lượng lãnh đạo #Văn hóa tổ chức #Phòng ngừa
Môi trường làm việc, hoạt động thể chất và lựa chọn thực phẩm lành mạnh: Đo lường môi trường thực phẩm và hoạt động thể chất tại bốn trạm xe buýt đô thị Dịch bởi AI
Springer Science and Business Media LLC - Tập 4 - Trang 1-8 - 2007
Nghiên cứu hiện tại mô tả một thước đo về môi trường làm việc liên quan đến thực phẩm, hoạt động thể chất và quản lý trọng lượng. Thước đo môi trường làm việc (công cụ WEM) được phát triển cho Nghiên cứu Route H, một can thiệp môi trường làm việc nhằm ngăn ngừa tăng cân trong bốn gara xe buýt giao thông đô thị ở Minneapolis-St. Paul. Hai người đánh giá được đào tạo đã đến thăm từng gara xe buýt và hoàn thành độc lập thang đo WEM. Các mục liên quan đến thực phẩm, hoạt động thể chất và quản lý trọng lượng đã được quan sát và ghi lại trên một mẫu có cấu trúc. Độ tin cậy giữa các người đánh giá được tính toán ở cấp mục bằng cách sử dụng tỷ lệ đồng ý đơn giản. WEM cho thấy độ tin cậy cao giữa các người đánh giá về số lượng và sự hiện diện của các mục liên quan đến thực phẩm. Tất cả các gara đều có máy bán hàng tự động, lò vi sóng và tủ lạnh. Đánh giá môi trường hoạt động thể chất cho thấy độ tin cậy tương tự về số lượng và sự hiện diện/không có của các mục thể dục. Mỗi gara có một phòng tập thể dục (trung bình 4,3 mục thiết bị thể dục). Tất cả các gara đều có ít nhất một xe đạp tĩnh và máy chạy bộ. Ba gara có ít nhất một cân phòng để cân trọng lượng. Không có khu vực đi bộ nào được chỉ định bên trong hoặc bên ngoài. Trung bình có < 1 cửa hàng thực phẩm hoặc nhà hàng trong tầm nhìn của mỗi gara. Ít mục thực phẩm và đồ uống trong máy bán hàng tự động đáp ứng tiêu chí cho lựa chọn lành mạnh (15% thực phẩm trong máy bán hàng tự động; 26% đồ uống trong máy bán hàng tự động). Môi trường gara được cho là không hỗ trợ cho sự lựa chọn thực phẩm lành mạnh, hoạt động thể chất và quản lý trọng lượng; 52% cho biết rằng rất khó để có được trái cây và rau quả trong các gara, và 62% đồng ý rằng rất khó để hoạt động thể chất trong các gara. WEM là một thước đo đáng tin cậy về dinh dưỡng, hoạt động thể chất và môi trường quản lý trọng lượng tại nơi làm việc có thể được sử dụng để đánh giá các thay đổi trong môi trường làm việc.
#môi trường làm việc #hoạt động thể chất #lựa chọn thực phẩm lành mạnh #quản lý trọng lượng #can thiệp môi trường
Phân Tích Nhiệt Động Của Một Số Loại Môi Chất Lạnh Dùng Trong Tủ Lạnh Và Kho Lạnh Công Nghiệp
Phân tích exergy là công cụ mạnh mẽ trong thiết kế, tối ưu hóa và đánh giá hiệu suất của hệ thống năng lượng. Trong bài báo này, tác giả phân tích nhiệt động của các hệ thống lạnh một cấp nén môi chất R22, R717, R404A, R507A, R1234yf, R134a, R600a bằng các thông số: Nhiệt độ đầu đẩy máy nén T2 [K], năng suất lạnh riêng thể tích qv [kJ/m3] , hệ số làm lạnh COP, hiệu suất exergy COPex, độ hoàn thiện chu trình η[%], tổn thất exergy Exd,total [kW] tại nhiệt độ ngưng tụ Tk = 315[K], nhiệt độ bay hơi T0 = 268[K], 265[K], 258[K], 253[K], 248[K], 243[K], 238[K]. Qua đó, tác giả nhận thấy rằng trong các hệ thống lạnh nhiệt độ âm có công suất nhỏ như tủ lạnh, tủ kem thì môi chất R600a vì cho kết quả hệ số làm lạnh COP, hiệu suất exergy, năng suất lạnh thể tích riêng, độ hoàn thiện chu trình lớn hơn R134a và cao nhất trong các loại môi chất lạnh được sự dụng hiện nay. Trong các hệ thống kho lạnh công nghiệp thì môi chất R22 có nhiệt độ cuối tầm nén thấp hơn NH3 dẫn đến có thể không bắt buộc có thêm hệ thống làm mát đầu đẩy máy nén, hệ số làm lạnh COP gần giống nhau, tổn thất exergy NH3 quá lớn dù hiệu suất exergy gần giống nhau. Nếu xét về mặt ảnh hưởng tới môi trường thì môi chất lạnh NH3 vẫn là ưu tiên lựa chọn so với R22.
#Energy efficiency #Exergy efficiency #Exergy loss #COP coefficient #Exrgy analysis
Môi chất lạnh cho bơm nhiệt và những ứng dụng cụ thể
Bài báo giới thiệu 3 loại môi chất lạnh ứng dụng cho bơm nhiệt. Thứ nhất là loại thân thiện với môi trường (môi chất lạnh thế hệ 4), thứ 2 là môi chất thường dùng hiện nay cho bơm nhiệt nhiệt độ thường (nhiệt độ không khí hoặc nước nóng 50 ÷ 60oC), và thứ 3 là loại cho nhiệt độ cao (80 ÷ 90oC) cũng như rất cao (120 ÷ 165oC). Bài báo cũng giới thiệu các chu trình cũng như các sản phẩm và ứng dụng cụ thể trong khu vực gia đình, thương mại và công nghiệp.
Tổng số: 16
- 1
- 2