by 1. Lịch sử phát triển
Từ xưa loài người đã biết sử dụng lạnh trong đời sống, để làm nguội 1 vật nóng người ta đưa nó tiếp xúc với vật lạnh. Ở những nơi mùa đông có băng tuyết, người ta sử dụng băng tuyết để bảo quản lương thực, thực phẩm.
Các tranh vẽ trên tường trong các kim tự tháp Ai Cập cách đây khoảng 2500 năm đã mô tả cảnh nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi làm mát không khí. Hay cách đây 2000 năm người Trung Quốc và Ấn Độ đã biết trộn muối vào nước để tạo ra dung dịch có nhiệt độ thấp.
Vào năm 1761 - 1764, giáo sư Black đã phát hiện ra nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt ẩn nóng chảy của vật chất khi biến đổi pha. Từ đó mà con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp.
Năm 1834, J.Perkins (Anh) đăng ký bằng phát minh đầu tiên về máy lạnh nén hơi với đầy đủ bốn thiết bị chính.
Năm 1874, với hàng loạt cải tiến của Linde. Đặc biệt việc sử dụng môi chất NH3 cho máy lạnh nén hơi, làm cho máy lạnh nén hơi được sử dụng rộng rải trong cuộc sống và công nghiệp
Năm 1904: Mollier xây dựng đồ thị i – s và logp – i. Làm cơ sở cho việc nghiên cứu, tính toán thiết kế hệ thống lạnh.
Năm 1930, một sự kiện quan trọng nữa là việc sản xuất và ứng dụng các Freon ở Mĩ. Đây là những môi chất lạnh có nhiều tính chất quý báu : không cháy, không nổ, không độc hại, góp phần thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển, nhất là kỹ thuật điều tiết không khí.
Ngày nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đã tiến những bước rất xa, hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư và năng lượng cho một đơn vị lạnh giảm xuống rõ rệt. Mức độ tự động hóa của các hệ thống lạnh, tuổi thọ và độ tin cậy tăng lên rõ rệt.
2. Ứng dụng kỹ thuật lạnh trong đời sống và sản xuất
2.1 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm
Để kéo dài thời gian lưu trữ thực phẩm như cá, thịt, sữa, trứng, rau củ quả…phục vụ cho quá trình sử dụng, vận chuyển, trao đổi buôn bán thì các thực phẩm cần phải có chế độ bảo quản phù hợp. Để bảo quản thực phẩm người ta có thể thực hiện nhiều phương pháp như: Phơi, sấy khô, bảo quản lạnh, tuy nhiên phương pháp bảo quản lạnh tỏ ra có ưu điểm nổi bật so với các phương pháp khác bởi phương pháp này phù hợp với hầu hết thực phẩm, khi bảo quản lạnh các thuộc tính tự nhiên của thực phẩm như hương vị, màu sắc, các vi lượng và dinh dưỡng trong thực phẩm được đảm bảo tối đa.Đối với phương pháp bảo quản lạnh các thực phẩm được bảo quản ở nhiệt độ thấp nên kìm hãm sự phân hủy do vi khuẩn gây ra từ đó kéo dài thời gian lưu trữ sản phẩm, tuy nhiên mỗi thực phẩm có chế độ nhiệt bảo quản khác nhau vì vậy cần phải nghiên cứu chế độ bảo quản phù hợp với từng loại thực phẩm nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm là tốt nhất.
Một số thực phẩm trước khi đưa vào các kho bảo quản lạnh cần được tiến hành xử lý lạnh để hạ nhiệt độ thực phẩm từ nhiệt độ ban đầu xuống nhiệt độ bảo quản nhằm rút ngắn thời gian gia lạnh, có hai chế độ xử lý là xử lý lạnh và xử lý lạnh đông. Xử lý lạnh là làm lạnh thực phẩm xuống đến nhiệt độ bảo quản yêu cầu, tuy nhiên nhiệt độ bảo quản này phải nằm trên điểm đóng băng của sản phẩm, sản phẩm sau khi xử lý còn mềm, chưa bị hóa cứng do đóng băng.
Xử lý lạnh đông là kết đông thực phẩm, thực phẩm hoàn toàn hóa cứng do hầu hết nước và dịch trong sản phẩm đã đóng thành băng. Hiện nay, ứng dụng lạnh bảo quản thực phẩm không còn xa lạ trong đời sống con người, các kho lạnh bảo quản, kho lạnh chế biến phân phối, các máy lạnh thương nghiệp đến tủ lạnh gia đình, các nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp trên phương tiện vận tải…thực sự cần thiết, không thể thiếu trong đời sống và sản xuất con người.
2.2 Ứng dụng lạnh trong công nghiệp
Ngày nay, ứng dụng lạnh ngày càng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như:
Công nghiệp sản xuất bia rượu, nước ngọt, công nghiệp sản xuất hóa chất, công nghiệp chế tạo vật liệu .…Trong công nghiệp hoá chất người ta ứng dụng lạnh để tách các chất trong hỗn hợp khí hoặc lỏng để sản xuất các sản phẩm công nghiệp, ví dụ hóa lỏng không khí để sản xuất các sản phẩm hoá chất như: oxi, nitơ, aron. Đối với các hỗn hợp lỏng có nhiệt độ sôi gần nhau thì việc tách các chất bằng chưng cất rất khó khăn, trong trường hợp nhiệt độ đông đặc các chất khác biệt nhau thì người ta sử dụng phương pháp kết tinh để tách các chất ra khỏi hỗn hợp, ví dụ tách các paraffin ra khỏi dầu mỏ.
Ứng dụng lạnh để điều khiển tốc độ phản ứng một số quy trình sản xuất phù hợp với yêu cầu công nghệ, ví dụ làm lạnh và duy trì nhiệt độ dung dịch kiềm 100C cho quá trình sản xuất xà phòng, các chất tẩy rửa. Ứng dụng lạnh bảo quản, vận chuyển các sản phẩm hóa chất, ví dụ các sản phẩm có khả năng hút ẩm lớn như phân đạm urê cần phải được bảo quản trong phòng nhiệt độ thấp nhằm đảm bảo sản phẩm không bị kết dính hoặc người ta ứng dụng lạnh để hóa lỏng các chất khí tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình sử dụng, vận chuyển.
Trong công nghiệp sản xuất bia, rượu, nước ngọt người ta ứng dụng lạnh trong một số khâu của công nghệ sản xuất, ví dụ trong công nghiệp sản xuất bia người ta ứng dụng lạnh để làm lạnh nhanh dịch đường (60C÷80C) sau khi nấu. Duy trì nhiệt độ (60C÷80C) trong giai đoạn lên men bia, (00C÷20C) trong giai đoạn ủ bia, hóa lỏng CO2 để lưu trử phục vụ cho khâu chiết rót và đóng chai thành phẩm, bảo quản men giống.
Trong ngành công nghiệp chế tạo vật liệu, ví dụ khi lắp đặt có nhiều chi tiết đòi hỏi phải được lắp vào nhau với độ chặt lớn. Đối với các chi tiết này không thể sử dụng các biện pháp lắp ráp bình
thường mà phải làm lạnh xuống nhiệt độ thấp để dễ dàng lắp các chi tiết vào nhau. Khi nhiệt độ trở lại bình thường các chi tiết sẽ ép chặt tạo nên mối liên kết chắc chắn. Ứng dụng lạnh có thể làm thay đổi cấu trúc của một số vật liệu chế tạo máy, theo hướng tích cực như gia công lạnh sau khi tôi làm cho thép cứng hơn, tăng độ rắn, khả năng chống mài mòn chi tiết. Ứng dụng lạnh làm mát các dao cắt, dao tiện các vật liệu cứng trong chế tạo máy, làm lạnh các vật liệu dẻo đàn hồi làm cho vật liệu hoá cứng, giòn thuận lợi cho việc gia công chế tạo…vv
2.3 Ứng dụng lạnh trong điều hòa không khí
Ngày nay kỹ thuật điều hoà được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống và trong công nghiệp.
Điều hoà không khí được sử dụng với hai mục đích là phục vụ cuộc sống tiện nghi của con người và phục vụ các quá trình sản xuất.Hiện nay các hệ thống điều hoà được sử dụng rất rộng rãi ở các hộ gia đình, trong các công sở, cơ quan, xí nghiệp, khách sạn, ngân hàng, hội trường, rạp chiếu bóng, rạp hát…nhằm phục vụ cuộc sống tiện nghi của con người. Trong nhiều ngành công nghiệp như kỹ thuật điện tử, kỹ thuật phim ảnh, quang học…vv với những yêu cầu nghiêm ngặt về thông số của không khí (nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ bụi) do đó, việc điều tiết không khí là cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt nhất.
2.4 Ứng dụng lạnh trong y tế
Trong y tế người ta ứng dụng lạnh rất đa dạng như ứng dụng lạnh để bảo quản máu, các bộ phận cấy ghép, các loại thuốc, các loại vacxine.
Trong phẩu thuật người ta ứng dụng lạnh để làm lạnh cục bộ tại nơi phẩu thuật để gây tê, giảm đau, ngừng vòng tuần hoàn máu, gây ngủ nhân tạo để phẩu thuật, ứng dụng lạnh ướp xác chết phục vụ khám, xét nghiệm tử thi hoặc chờ mai táng…Nói chung, ứng dụng lạnh trong y tế ngày càng nhiều và đem lại những hiệu quả hết sức to lớn trong sự phát triển của ngành y tế. Hình 1.10: Tủ lạnh bảo quản thuốc.
2.5 Ứng dụng lạnh trong thể dục thể thao
Nhờ có kỹ thuật lạnh mà người ta có thể tạo ra sân trượt băng, đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân tạo cho các vận động viên luyện tập hoặc cho các đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ không khí còn rất cao. Trước đây để làm lạnh các sân băng nhân tạo người ta thường sử dụng nước muối làm chất tải lạnh với nhiệt độ khoảng -100C. Tuy nhiên, do muối có tính ăn mòn cao nên làm giảm tuổi thọ nền và dễ gây rả băng khi rò rĩ. Vì vậy, ngày nay người ta thường sử dụng hệ thống lạnh làm lạnh trực tiếp để tạo ra các sân trượt băng, trượt tuyết nhân tạo.
2.6 Một số ứng dụng khác
Ứng dụng lạnh hóa lỏng Oxy và hydro làm nhiên liệu cho tàu vũ trụ, làm mát các động cơ, ứng dụng trong sấy lạnh, sấy thăng hoa, kết đông nền móng trong xây dựng, làm, ứng dụng trong công nghệ siêu dẫn để tạo ra các nam châm cực lớn trong các máy gia tốc của nhà máy điện nguyên tử, nhiệt hạch, đệm từ cho các tàu cao tốc, nam châm điện của các cầu cảng, ứng dụng lai tạo giống, gây đột biến…vv
0 comments: