|
== Lịch sử ==
Đầu thế kỷ 20, chu trình hấp thụ hơi dùng hệ nước–amoniacnước–amonia trở nên phổ biến và được dùng rộng rãi, nhưng sau khi chu trình [[làm lạnh nén hơi]] được phát minh, chu trình làm lạnh hấp thụ hơi không còn được ưa chuộng do [[hệ số hiệu quả năng lượng]] (COP) của nó thấp (khoảng 1/5 so với chu trình làm lạnh nén hơi). Máy lạnh hấp thụ là thiết bị thay thế phổ biến cho những loại máy lạnh nén hơi trong những trường hợp mà nguồn điện không ổn định, chi phí cao, hoặc những nơi không có nguồn điện, những nơi hạn chế tiếng ồn gây ra bởi máy nén, hoặc những nơi nguồn nhiệt năng dồi dào (như hơi thải từ [[Tua bin|tuabin]] hoặc qui trình công nghiệp hoặc từ nhà máy điện mặt trời).
Hiện tượng làm lạnh hấp thụ được phát minh bởi nhà khoa học người Pháp [[Ferdinand Carré]] năm 1858.<ref>Eric Granryd & Björn Palm, Refrigerating engineering, Stockholm [[Royal Institute of Technology]], 2005, see chap. 4-3</ref> Thiết kế ban đầu sử dụng nước và [[Axit sulfuric|axit sulruric]]. Vào năm 1922, [[Baltzar von Platen]] và [[Carl Munters]] đã cải tiến nguyên lý hoạt động với hệ ba-lưu-chất (''three-fluid'') khi còn là sinh viên ở Học viên Kỹ thuật Hoàng gia ở [[Stockholm]], [[Thụy Điển]]. Thiết kế "máy lạnh Platen-Munters" có thể hoạt động mà không cần dùng đến [[Bơm cơ học|bơm]].
== Nguyên lý hoạt động ==
Những thiết bị làm lạnh hấp thụ sẽ dùng [[Chất làm lạnh|môi chất lạnh]] với nhiệt độ sôi rất thấp (dưới −18{{nbsp}}°C) giống như những máy làm lạnh nén hơi thông thường. Tuy nhiên, máy lạnh nén hơi thường sử dụng [[Chlorofluorocarbon]] (CFC), [[Hydrochlorofluorocarbon]] (HCFC), hoặc [[Hydrofluorocarbon]] (HFC); trong khi máy lạnh hấp thụ sử dụng [[amoniac|amonia]] hoặc nước và cần ít nhất một môi chất thứ hai để hấp thụ chất làm lạnh được gọi là chấp hấp thụ (''absorbent'') như nước (cho hệ amoniacamonia) hoặc nước muối (cho hệ nước). Cả hai công nghệ làm lạnh này đều áp dụng hiện tượng làm lạnh bay hơi (''evaporative cooling''): Khi môi chất lạnh bay hơi, nó sẽ lấy một phần nhiệt lượng đi cùng, tạo nên hiện tượng làm lạnh. Tuy nhiên, sự khác biệt rõ rệt giữa hai hệ làm lạnh này cách mà môi chất lạnh thay đổi từ trạng thái hơi trở về trạng thái lỏng để rồi sau đó chu trình được lặp lại từ đầu. Một máy lạnh hấp thụ sẽ đưa môi chất từ thể hơi về lỏng bằng phương pháp chỉ cần dùng nhiệt và không cần bộ phận chuyển động nào khác ngoài môi chất lạnh.
[[Tập tin:Absorption refrigerator working.svg|nhỏ|327x327px|'''Sơ đồ chu trình làm lạnh hấp thụ'''<br />1: Hệ thống gia nhiệt<br />2: Bình tách<br />3: Ống hồi lưu chứa nước khan amoniacamonia<br />4: Amoniacamonia ngưng tụ<br />5: Ống cân bằng áp suất chứa môi chất thứ ba (ví dụ: hydro)<br />6: Ống chứa amoniacamonia lỏng<br />7: Bình bay hơi (bên trong buồng lạnh) <br />8: Ống chứa amoniacamonia thể khí<br />9: Bình hấp thụ (nước hấp thụ amoniacamonia)]]
Chu trình làm lạnh hấp thụ có thể được mô tả qua ba giai đoạn:
#'''Bay hơi''': Môi chất lạnh ở thể lỏng sẽ bay hơi ở điều kiện [[áp suất riêng phần]] thấp, và thu nhiệt từ môi trường xung quanh (ví dụ, buồng làm lạnh). Do áp suất riêng phần thấp, nhiệt độ cần thiết cho quá trình bay hơi cũng thấp.
=== Hệ muối–nước đơn giản ===
Một hệ thống làm lạnh hấp thụ đơn giản thường gặp trong các nhà xưởng lớn sử dụng dung dịch muối [[liti bromua|lithi bromide]] (hoặc [[liti clorua|lithi cloride]]) và nước. Nước dưới áp suất thấp sẽ bay hơi từ cuộn ống làm lạnh. Nước sau đó được hấp thụ bởi dung dịch muối litilithi bromuabromide/nước. Sau đó, nước sẽ được giải hấp khỏi dung dịch litilithi bromuabromide khi được cấp nhiệt.<ref>{{cite book|last=Sapali|first=S. N|title=Textbook Of Refrigeration And Air-Conditioning|publisher=PHI learning|location=New Delhi|isbn=978-81-203-3360-4|page=258|chapter=Lithium Bromide Absorption Refrigeration System}}</ref>{{clear right}}
=== Làm lạnh hấp thụ phun sương ===
=== Làm lạnh hấp thụ một áp suất ===
[[File:Absorption fridge.jpg|thumb|right|300px|'''Tủ lạnh gia dụng sử dụng nguyên lý làm lạnh hấp thụ''':<br>1. Hydro đi vào đường ống cùng với dung dịch amoniacamonia lỏng. <br>2. Hỗn hợp hydro+amoniacamonia đi vào buồng lạnh của thiết bị. Thể tích tăng lên, làm giảm áp suất riêng phần của amoniacamonia lỏng. Amoniacamonia bay hơi, thu nhiệt từ dung dịch và môi trường, từ đó làm giảm nhiệt độ. Nhiệt được truyền từ bề mặt nóng của máy lạnh sang dung dịch lạnh hơn, càng thúc đẩy quá trình bay hơi.<br>3. Hỗn hợp hydro+amoniacamonia trở về bộ hấp thụ (absorber); amoniacamonia tan vào nước. Hydro bay tự do lên trên.<br>4. Quá trình ngưng tụ hơi amoniacamonia (làm lạnh bị động).<br>5. Hơi amoniacamonia nóng.<br>6. Lớp cách nhiệt và bộ tách nước và hơi amoniacamonia.<br>7. Nguồn nhiệt (cung cấp bởi điện năng).<br>8. Bộ hấp thụ chứa dung dịch amoniacamonia+nước.]]
[[File:Thermal_image_of_a_domestic_absorption_refrigerator.jpg|thumb|right|300px|'''Ảnh nhiệt hồng ngoại của một máy lạnh hấp thụ gia dụng''' tương ứng với hình bên trên. Màu sắc trên hình thể hiện nhiệt độ tương ứng: màu xanh = lạnh, màu đỏ = nóng. Nguồn nhiệt (7) được đặt hoàn toàn bên trong phần cách nhiệt (6).]]
Máy lạnh hấp thụ một áp suất dựa trên nguyên tắc [[Bay hơi|tốc độ bay hơi]] của chất lỏng phụ thuộc vào [[áp suất riêng phần]] của hơi phía trên chất lỏng; áp suất càng thấp thì tốc độ bay hơi càng cao. Áp suất tổng của toàn bộ hệ thống làm lạnh được giữ nguyên không đổi (nên được gọi là “một áp suất”). Máy lạnh sẽ duy trì áp suất riêng phần thấp cho môi chất lạnh (có tốc độ bay hơi cao) ở bộ phận thu nhiệt từ buồng làm lạnh bên trong máy lạnh, và duy trì áp suất cao (tốc độ bay hơi thấp) ở bộ phận thải nhiệt ra môi trường bên ngoài máy lạnh.
Thiết bị làm lạnh sử dụng ba môi chất: [[amoniac|amonia]], khí [[hydro]], và [[nước]]. Chu trình diễn ra khép kín, với ba môi chất này được thu hồi và tái sử dụng liên tục. Hệ thống được nén đến áp suất mà nhiệt độ sôi của amoniacamonia cao hơn nhiệt độ của cuộn ống ngưng tụ (nơi trao đổi nhiệt với không khí bên ngoài, do nhiệt độ của cuộn ống cao hơn nhiệt độ không khí). Áp suất này thường vào khoảng 14–16 atm, ở áp suất này, amoniacamonia có [[Nhiệt độ bay hơi|nhiệt độ sôi]] khoảng 35 °C.
Chu trình làm lạnh bắt đầu với dung dịch amoniacamonia ở [[nhiệt độ phòng]] đi vào bộ phận bay hơi. Thể tích trong bộ bay hơi lớn hơn thể tích dung dịch, với sự có mặt của hỗn hợp hơi amoniacamonia và khí hydro. Sự có mặt của khí hydro làm giảm áp suất riêng phần của amoniacamonia, do vậy làm giảm nhiệt độ hóa hơi của dung dịch ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bên trong buồng lạnh. Amonica bay hơi, thu một phần lượng nhiệt từ dung dịch và làm giảm nhiệt độ dung dịch. Amoniacamonia tiếp tục bay hơi, tiếp tục thu lượng [[Nhiệt bay hơi|nhiệt ẩn hóa hơi]] (entanpi hóa hơi ΔH<sub>Vap</sub>) từ nơi có nhiệt độ cao hơn (buồng làm lạnh) chuyển sang nơi có nhiệt độ thấp hơn (amoniacamonia thể lỏng–hơi).
Trong hai giai đoạn tiếp theo, hơi amoniacamonia được phân tách khỏi hỗn hợp với khí hydro để sau đó được tiếp tục tái sử dụng.
#Hỗn hợp khí amoniac–hydroamonia–hydro đi từ bộ bay hơi đến bộ hấp thụ. Trong bộ hấp thụ, hỗn hợp khí này tiếp xúc với dung dịch nước chứa nồng độ rất thấp amoniacamonia. Hơi amoniacamonia sẽ hòa tan vào dung dịch này, trong khi khí hydro thì không tan nên được thu gom ở phần trên của bộ hấp thụ. Dung dịch bên dưới chỉ còn hỗn hợp thể lỏng amoniac–nướcamonia–nước.
#Phân tách hỗn hợp amoniacamonia và nước. Dung dịch amonica–nướcamonia–nước được chuyển đến bộ gia nhiệt, nơi đó, nhiệt được cung cấp để làm sôi và bay hơi amoniacamonia (có nhiệt độ sôi thấp hơn nước). Một ít hơi nước và bọt khí cũng bị lôi cuốn theo amoniacamonia; phần hơi nước này sẽ được loại bỏ khi đi qua bộ phân tách (''separator'') – bước phân tách cuối cùng. Bộ phân tách gồm nhiều đoạn ống cuốn xoắn tạo cản trở để hơi nước ngưng tụ và trở về bộ phân tách.
Hơi amoniacamonia sau đó đi vào bộ ngưng tụ. Ở thiết bị trao đổi nhiệt này, hơi truyền nhiệt cho không khí bên ngoài, dưới điểm sôi của amoniacamonia ở cùng áp suất, do vậy hơi amoniacamonia ngưng tụ. Dung dịch amoniacamonia lỏng chảy tiếp và được trộn với khí hydro ở bộ hấp thụ, lặp lại chu trình như ban đầu.
==Chú thích==
| 