Chiller là loại máy có khả năng phát sinh ra nguồn lạnh để giải nhiệt trong công nghiệp. Bài viết dưới đây của Carno sẽ cung cấp cho bạn những thông tin chi tiết về máy làm lạnh chiller, nguyên lý hoạt động cũng như cách bảo trì, bảo dưỡng máy trong quá trình vận hành. Hãy cũng theo dõi nhé!
1. Máy làm lạnh chiller là gì?
Chiller là một loại máy phát sinh ra hơi lạnh với mục đích để giải nhiệt cho khuôn đúc, thành phẩm,… trong công nghiệp. Loại máy này có một nguồn lạnh và một nguồn nóng. Trong đó, nguồn lạnh (nhiệt lạnh) được dùng để hạ nhiệt độ cho quá trình sản xuất công nghiệp, nguồn nóng (nhiệt nóng) không sử dụng sẽ được thải ra môi trường xung quanh thông qua tháp giải nhiệt (cooling tower) hoặc dùng gió để làm mát.
Máy làm lạnh chiller được dùng để giải nhiệt trong công nghiệp
2. Lịch sử phát triển của máy làm lạnh chiller
Bắt đầu vào khoảng giữa thế kỷ 18, người ta đã nghĩ ra việc cho một lượng chất hữu cơ Diethyl ether vào ½ của bình thủy tinh và bơm hỗn hợp này (gồm không khí + dung môi) ra khỏi bình để làm lạnh. Do Diethyl ether là chất dễ bay hơi nên phần không khí xung quanh bình bị lạnh nhanh chóng. Tuy nhiên, cách làm này không thể được áp dụng rộng rãi trong đời sống.
Mãi đến năm 1845, một bác sĩ người Mỹ tên là John Gorrie mới sáng chế ra chiếc máy làm lạnh thực dụng đầu tiên, dùng để điều hòa nhiệt độ, giúp bệnh nhân chống chọi lại với cái nắng nóng của vùng Florida. Tuy nhiên, chiếc máy này lại không đạt được hiệu quả về mặt kinh tế.
Đến năm 1870, máy làm lạnh chiller (chiller giải nhiệt) được cải tiến, thay đổi và sản xuất để đem lại hiệu quả kinh tế nhiều hơn. Lúc đó, máy được ứng dụng phổ biến nhất trong công nghệ làm bia. Vào tháng 5 năm 1922, Willis Carrier đã tiết lộ một cải tiến có ảnh hưởng nhất của mình là máy làm lạnh ly tâm. Trong nhiều thập kỷ tiếp theo, máy làm lạnh ly tâm đã được dùng để điều hòa không khí tại các nhà máy dệt, xưởng bánh kẹo, văn phòng, cửa hàng,…
Máy làm lạnh ly tâm của Willis Carrier được ứng dụng để điều hòa không khí tại các công xưởng
3. Có bao nhiêu loại máy làm lạnh chiller?
Hiện nay, có 2 loại máy chiller giải nhiệt chính, đó là: máy chiller giải nhiệt gió và máy chiller giải nhiệt nước.
3.1 Máy chiller giải nhiệt nước
Máy chiller giải nhiệt nước
Chiller giải nhiệt nước (water chiller) là một thiết bị máy làm mát bằng nước công nghiệp với cấu tạo gồm 4 phần chính:
- Máy nén lạnh: Hiện nay có rất nhiều loại máy nén lạnh được sử dụng cho chiller giải nhiệt nước, đơn cử như:
- Máy nén piston: Máy nén piston 1 cấp thường có công suất nhỏ hơn 3Hp và được sử dụng. Còn máy nén piston 2 cấp có công suất tới hàng trăm Hp thì sẽ được ứng dụng cho công nghiệp đông lạnh.
- Máy nén xoắn ốc: Loại máy này thường được sử dụng cho máy làm lạnh chiller có công suất nhỏ hơn 30Hp.
- Máy nén trục vít: Thường được dùng cho máy làm lạnh chiller có công suất lớn hơn 30Hp.
- Máy nén ly tâm: Có máy nén sử dụng loại ly tâm nhỏ turbo 60 – 300 ton, cũng có máy sử dụng ly tâm lớn từ 300 đến hàng ngàn ton.
- Dàn nóng chiller (bình ngưng ống chùm): Dàn nóng chiller là một hệ thống ống đồng có dạng thẳng được dùng để bơm nước, giải nhiệt cho gas
- Dàn bay hơi chiller: Dàn bay hơi có 3 loại phổ biến hiện nay, đó là:
- Bay hơi loại khô: Nước được dẫn qua bình và gas bay hơi bên trong hệ thống ống đồng theo dạng hình sin nhờ các tấm vách định hình nước. Điều này giúp làm tăng quãng đường di chuyển của nước, từ đó tăng hiệu suất trao đổi nhiệt cho máy.
- Bay hơi loại ngập dịch: Loại dàn bay hơi này cho hiệu suất cao và thường được dùng cho loại máy giải nhiệt khuôn nhựa công suất lớn 100 ton lạnh trở lên. Cách thức hoạt động của dàn bay hơi loại ngập dịch là nước sẽ chảy trong hệ thống ống đồng và gas lạnh sẽ sôi xung quanh để tối ưu hóa quá trình truyền nhiệt.
- Bay hơi bằng tấm PHE INOX: Loại dàn bay hơi này thường được dùng cho ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm để tạo ra chất lượng nước tốt hơn, không gây ảnh hưởng đến đồ ăn, thức uống. Ngoài ra, dàn bay hơi bằng tấm PHE INOX còn được dùng trong ngành hóa chất nhằm đảm bảo tính nguyên vẹn cho vật liệu.
- Tủ điều khiển: Đây là bộ phận có nhiệm vụ điều khiển hoạt động của máy làm lạnh chiller.
3.2 Máy chiller giải nhiệt gió
Máy chiller giải nhiệt gió
Về cơ bản, cấu tạo và cách thức hoạt động, máy chiller giải nhiệt gió tương đối giống với chiller giải nhiệt nước nhưng vẫn tồn tại một số điểm khác biệt chính sau:
- Máy không dùng cooling tower (tháp giải nhiệt) mà sử dụng quạt hút để trao đổi nhiệt và làm mát hệ thống.
- Máy làm mát bằng gió công nghiệp có hiệu suất kém hơn nhiều lần so với chiller giải nhiệt nước. Với một công suất điện thì máy chiller giải nhiệt gió sẽ tạo ra 3kw lạnh, trong khi đó, chiller giải nhiệt nước lại có thể sản sinh ra 4,5kw lạnh (gấp 1,5 lần).
- Xét về cấu tạo, chiller giải nhiệt gió không dùng bình ngưng ống chùm như chiller nước mà lại sử dụng dàn ống đồng cánh nhôm.
4. Nguyên lý hoạt động của máy làm lạnh chiller
Nguyên lý hoạt động chung của máy làm lạnh chiller là ứng dụng sự tăng/giảm nhiệt độ trong quá trình chuyển đổi lý tính trạng thái vật chất (từ rắn, lỏng sang khí và ngược lại). Cụ thể, quá trình vật chất biến đổi từ thể rắn sang thể lỏng rồi sang thể khí sẽ thu nhiệt của môi trường, khiến không khí xung quanh bị mất nhiệt và lạnh đi. Quá trình biến đổi ngược lại (từ thể khí sang thể lỏng rồi sang thể rắn) sẽ tỏa nhiệt. Hai quá trình này được thực hiện liên tục trong máy làm lạnh chiller, tạo thành một vòng tuần hoàn khép kín.
5. Bảo trì, bảo dưỡng máy làm lạnh chiller như thế nào?
5.1 Lưu ý chung khi bảo trì, bảo dưỡng chiller
Nhà cung cấp thường sẽ là người trực tiếp bảo trì, bảo dưỡng định kỳ cho máy làm lạnh chiller
Thông thường, nhà cung cấp sẽ là người trực tiếp bảo trì, bảo dưỡng định kỳ cho máy làm lạnh chiller với lịch trình được thông báo trước. Chi phí bảo trì có thể miễn phí trong thời gian còn bảo hành. Bạn nên hỏi kỹ đơn vị sản xuất máy để được cung cấp thông tin đầy đủ hơn.
Các loại máy chiller giải nhiệt phổ biến thường sẽ có lịch bảo dưỡng, bảo trì như sau:
- Nếu máy sử dụng liên tục 24h/ngày thì cứ 6 tháng sẽ cần thay dầu máy nén 1 lần
- Nếu máy sử dụng 8h/ngày thì cứ 12 tháng sẽ cần thay dầu máy nén 1 lần
Chú ý, không phải loại dầu máy nén nào cũng phù hợp để dùng cho máy chiller giải nhiệt. Bạn cần sử dụng đúng loại dầu được yêu cầu từ nhà sản xuất.
Ngoài ra, với các loại máy chiller khác nhau, bạn sẽ cần có các lưu ý bảo dưỡng, bảo trì khác nhau.
5.2 Đối với máy chiller giải nhiệt nước
Cần vệ sinh thường xuyên cho máy làm lạnh chiller theo lịch trình: vệ sinh, thay nước cho tháp giải nhiệt cooling tower 1 tháng/lần; vệ sinh bầu ngưng và bầu bay hơi 3 tháng/lần. Đối với loại bầu bay hơi ngập dịch thì quy trình vệ sinh tương đối đơn giản và có thiết bị chuyên dụng để lau chùi. Nhưng với loại dàn bay hơi khô thì rất khó để vệ sinh bằng tay, phải được thực hiện bởi những người có chuyên môn kỹ thuật cao và sử dụng ngâm hóa chất chuyên dụng.
Đối với các loại máy làm mát bằng nước công nghiệptừ 200 ton lạnh trở lên, bạn có thể sử dụng công nghệ Hydroball để vệ sinh hệ thống. Tuy phương pháp này có chi phí khá cao nhưng cách thực hiện đơn giản, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
5.3 Đối với máy chiller giải nhiệt gió
Với máy chiller giải nhiệt gió, bạn có thể dùng hóa chất chuyên dụng để xịt rửa dàn ngưng ống đồng cánh nhôm. Còn hệ thống dàn bay hơi thì nên vệ sinh 4-6 tháng/lần, tùy theo chất lượng nước.
6. Máy làm lạnh chiller có tác dụng gì trong quá trình sản xuất nhựa?
Máy làm lạnh chiller có tác dụng kiểm soát nhiệt độ, giúp thành phẩm đạt chất lượng như yêu cầu
Sau khi nhựa được đun nóng chảy và cho vào khuôn mẫu để tạo hình thì sẽ cần làm nguội để định hình cho thành phẩm. Quá trình này được gọi là quá trình giải nhiệt hay làm mát.
Thường thì các sản phẩm nhựa sẽ cần nhiệt độ làm lạnh dưới 30 độ C. Nhưng nước thông thường không đáp ứng được nhu cầu này để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh. Vì vậy, người ta cần sử dụng máy làm mát bằng nước công nghiệp để làm mát khuôn trong quá trình sản xuất.
Hệ thống máy chiller giải nhiệt có tác dụng:
- Định hình sản phẩm theo yêu cầu, giúp bề mặt sản phẩm đạt chất lượng và độ mịn cần thiết
- Giảm thời gian chờ làm mát, tăng hiệu quả sản xuất và năng suất lao động
- Giải nhiệt hệ thống sản xuất nhựa
7. Cách tính công suất lạnh lắp đặt máy chiller giải nhiệt
Trong quá trình sản xuất thì giải nhiệt khuôn là khâu vô cùng quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của thành phẩm cuối cùng. Việc tính toán công suất lạnh chính xác sẽ giúp bạn chọn được máy chiller phù hợp, đủ khả năng để giải nhiệt cho dây chuyền sản xuất. Có 2 phương pháp tính công suất lắp đặt máy làm lạnh chiller thường được các nhà máy sử dụng.
7.1 Tính công suất theo thông số có sẵn
Trên sách hướng dẫn của máy làm lạnh chiller đã có sẵn các thông số:
+ Công suất lạnh yêu cầu của máy: Qll (Kw lạnh)
+ Lưu lượng nước lạnh : m3/h, lít/phút
+ Nhiệt độ nước lạnh cần duy trì : độ C hoặc độ F
Ta có thể tính công suất lắp đặt máy giải nhiệt chiller theo công thức sau:
Q=4,186*At*Qll/3.6 (Kw lạnh)
At: mức chênh lệch nhiệt độ của nhựa lúc vẫn đang ở trạng thái nóng chảy và sau khi được làm lạnh
7.2 Tính công suất theo công suất lạnh cho máy
Có thể tính công suất lắp đặt chiller theo công suất sau:
Q= Cp*At*M/3600 ( Kw l ạnh)
Trong đó:
+ At: mức chênh lệch nhiệt độ của nhựa lúc vẫn đang ở trạng thái nóng chảy và sau khi được làm lạnh. Thường sẽ lấy At = 200 độ C (mức chênh lệch tốt nhất từ 230 độ C xuống 30 độ C).
+ Cp: nhiệt dung riêng của nhựa
+ M: năng suất sản phẩm trong một giờ (đơn vị tính: Kg)
Trong quá trình tính công suất để lắp đặt máy làm mát khuôn chiller, cần lưu ý một số điểm sau:
- Phải tính dư công suất do trong quá trình sử dụng, theo thời gian, máy hoạt động sẽ yếu dần và khiến công suất giảm.
- Cần tính thêm máy dự phòng để đảm bảo hoạt động sản xuất vẫn diễn ra liên tục dù máy chính xảy ra sự cố. Ngoài ra, phương án dự phòng còn cho phép bạn chạy luân phiên, giúp các máy có thời gian nghỉ ngơi, từ đó làm tăng tuổi thọ cho máy chiller.
Cần tính dư công suất lắp đặt máy làm lạnh chiller
Trên đây là các thông tin chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách bảo trì, bảo dưỡng máy làm lạnh chiller. Hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn những kiến thức về loại thiết bị công nghiệp quan trọng này. Nếu có nhu cầu mua máy chiller giải nhiệt hay bất kỳ sản phẩm nào phục vụ cho ngành sản xuất nhựa, bạn có thể liên hệ ngay với Carno để được tư vấn và hỗ trợ lựa chọn thiết bị phù hợp nhất.
