by 
Cơ cấu chung của máy làm lạnh từ
a) Bình thường. Momen từ trong vật liệu từ nhiệt định hướng lộn xộn
b) Đưa vào từ trường. Momen từ sắp xếp trật tự. Nhiệt độ tăng lên
c) Toả nhiệt làm nguội
d) Khử từ. Mômen từ sắp xếp mất trật tự, nhiệt độ hạ xuống, lạnh đi. Nhiệt (từ buồng lạnh) truyền vào vật liệu từ nhiệt hết lạnh trở lại bình thường
Tủ lạnh dùng trong gia đình là thiết bị hạ thấp nhiệt độ trong tủ, nhằm để bảo quản thực phẩm, thuốc men, rau quả hoặc làm nước đá phục vụ giải khát cho gia đình.
Hiện nay các tủ lạnh gia đình đều dùng năng lượng điện để làm lạnh, ở những nơi không có nguồn điện lưới quốc gia, có thể dùng loại tủ lạnh chạy bằng năng lượng nhiệt, hoặc nguồn điện một chiều (ác quy...).
Thường vỏ tủ lạnh được chế tạo thành hai lớp, giữa 2 lớp có đệm chất cách nhiệt, hạn chế tối đa trao đổi nhiệt giữa trong và ngoài tủ. Chất làm lạnh trong tù (tác nhân lạnh) giữ vai trò quan trọng và là phương tiện vận chuyển để tải nhiệt ở trong tủ ra bên ngoài tủ. Như vậy hệ thống làm lạnh của tủ lạnh phải có 2 phần trao đổi nhiệt : bộ phận thu nhiệt ở trong tủ (dàn lạnh) và bộ phận toả nhiệt ở bên ngoài tủ (dàn nóng).
Tuỳ theo nguyên tắc thu và toà nhiệt, tủ lạnh chia ra làm bốn loại : loại khí nén, loại hấp thụ, loại cặp nhiệt điện, loại từ nhiệt.
a) Tủ lạnh loai khí nén
Ứng dụng hiện tượng thu nhiệt trong quá trình hóa khí sôi ở dàn bay hơi của khí freon đã hoá lỏng để làm lạnh, sau đó khí freon lại được đưa vào máy nén để chuyển thành freon dang lỏng, chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.
b) Tủ lạnh loại hấp thụ
Ứng dụng hiện tượng thu nhiệt trong quá trình hoá hơi của amôniắc. Chất hấp thụ là chất trung gian có thể là nước hay một chất nào khác hấp thụ amôniắc, tạo thành dung dịch amôniắc đậm đặc. Dung dịch này được nung nóng lên. Khi amôniác hấp thụ nhiệt, nó bốc hơi (sôi) tạo thành hơi amoniác áp suất cao. Hơi amôniắc ở áp suất cao và nhiệt độ cao được dẫn vào dàn ngưng. Ở dàn ngưng (dàn nóng) có lắp nhiều cánh toả nhiệt, nên nhiệt độ của hơi amôniác giảm xuống nhanh chóng. Amôniác hoá lỏng, amôniắc lỏng chảy vào dàn bay hơi (dàn lạnh). Tại dàn lạnh amôniắc bay hơi và thu nhiệt ở dàn lạnh tạo thành buồng lạnh. Sau đó amôniắc lại được chất lỏng hấp thu để tạo thành amôniắc dưới dạng dung dịch đậm đặc và chu trình sau lại tiếp diễn.
Tủ lạnh kiểu hấp thụ làm việc với năng suất thấp hơn kiểu khí nén, thời gian làm lạnh lâu, tiêu thụ năng lượng lớn hơn kiểu khí nén từ 1~1,5 lần. Tuy nhiên do không có động cơ, tủ lanh làm việc êm, tuổi thọ cao. Nguồn năng lượng sử dụng có thể bằng củi, dầu hoả, ga hoặc điện.
Một tủ lạnh mini dùng trong khách sạn có hiệu suất cao với công nghệ mới hấp thụ cao, làm mát bằng Amoniac. Không có máy nén, không có quạt, không có bộ phận chuyển động, không rung động, không ồn ào.
c) Tủ lạnh loại cặp nhiệt điện
Ứng dụng hiệu ứng Peltier: Ông Peltier đã phát minh ra hiện tượng khi cho dòng điện đi qua hai kim loại hoặc hai chất bán dẫn có đặc tính dẫn điện khác nhau, tại chỗ tiếp xúc giữa hai kim loại đó xảy ra hiện tượng hấp thụ nhiệt.Hiện tượng đó gọi là hiệu ứng Peltier. Người ta đã sử dụng hiệu ứng Peltier để làm máy lạnh. Nguyên lý hoạt động như sau:
Dùng hai chất bán dẫn : chất bán dẫn mà sự dẫn điện của nó là điện tử (-) và chất bán dẫn mà sự dẫn điện của nó là lỗ hổng (+), được nối với nhau bằng thanh đồng (hình bên cạnh). Chúng tạo thành cặp nhiệt điện. Nếu cho dòng điện một chiều đi từ tấm bán dẫn (-) sang tấm bán dẫn (+) thì đầu nối giữa hai tấm bán dẫn hấp thụ nhiệt (bị lạnh đi), còn đầu kia toả nhiệt. Lượng nhiệt mà đầu lạnh hấp thụ được Q1, được xác định theo công thức:
Q1 = (α1 - α2) I.T1
Trong đó:
α1, α2 hệ số Peltier
I : cường độ dòng điện đi qua cặp nhiệt điện
T1: nhiệt độ đầu lạnh.
Do sự truyền nhiệt Q1 giữa đầu nóng với đầu lạnh và lượng nhiệt do sự phát sinh của hiệu ứng Jun Qj khi dòng điện đi qua chất bán dẫn nên hiệu ứng lạnh thực tế có ích Qh của đầu lạnh bằng:
Qh = Q1 -(Qh+ Qj)
Áp dụng hiện tượng này, có thể ghép nhiều cặp bán dẫn khác loại với nhau, đưa tất cả các đầu lạnh về một phía (dàn lạnh), các đầu nóng về một phía (dàn nóng) để chế tạo thành tủ lạnh.Ưu diểm của tủ lạnh cặp nhiệt điện làm việc tin cậy, chạy êm, hiệu suất cao hơn loại hấp thụ. Có thể dùng nguồn điện ắc quy nên tủ lạnh có thể di động đặt trên oto... Tuy nhiên giá thành còn cao, hiệu suất và năng suất làm lạnh thấp hơn loại khí nén nên chưa được dùng rộng rãi.
d) Tủ lạnh từ nhiệt
Loại tủ lạnh này sử dụng một số bộ phận làm từ vật liệu từ nhiệt. Theo nguyên lý hoạt động của công nghệ này, môi chất thu nhiệt từ môi trường cần làm lạnh (môi chất lạnh) sẽ được giảm nhiệt độ thông qua việc điều chỉnh cường độ từ trường trong tủ. Chu trình từ hoá và khử từ sẽ diễn ra liên tục để hấp thu nhiệt vào môi chất lạnh rồi truyền nhiệt thải ra môi trường bên ngoài. So với cấu trúc của các tủ lạnh thông thường, tủ lạnh từ nhiệt vẫn giữ nguyên vị trí của môi chất lạnh song lại loại bỏ được sự tồn tại của máy nén khí, bộ phận tiêu thụ đến 50% điện năng sử dụng của tủ lạnh, từ đó tạo nên hiệu quả tiết kiệm điện năng, giảm bớt tiếng ồn và khí lạnh gây ô nhiễm tầng ô-zôn, đồng thời hạn chế việc sửa chữa tủ lạnh do máy nén gặp sự cố. Mặt khác, tuy chưa khắc phục hoàn toàn được vấn đề nhiệt thải, song các thử nghiệm bước đầu cho thấy khí thải của tủ lạnh từ nhiệt có nhiệt độ thấp hơn so với tủ lạnh thông thường.
Việc sử dụng nguyên lý từ nhiệt để tăng cường hiệu quả năng lượng cho tủ lạnh đã có từ lâu với tiềm năng giảm được đến 44,4 độ C, nhưng những sản phẩm thử nghiệm trước đây còn quá cồng kềnh, không phù hợp với nhu cầu sử dụng của con người. Giờ đây, tuy chỉ cung cấp mức giảm nhiệt khoảng 2-5 độ C, song với kích thước nhỏ gọn và phù hợp với nhu cầu làm lạnh thông thường của các hộ gia đình, dòng tủ lạnh hiệu quả năng lượng mới này được kỳ vọng sẽ mang lại một diện mạo mới cho ngành công nghiệp điện lạnh thế giới.
Tìm hiểu sâu thêm về nguyên lý và loại tủ lạnh từ nhiệt này tại đây
So sánh công nghệ làm lạnh nén giãn khí (trái) và công nghệ làm lạnh từ nhiệt (phải).
0 comments: