Sơ đồ hệ thống làm mát: Cấu tạo, Nguyên lý & Ứng dụng

Thông qua sơ đồ hệ thống làm mát, các kiến trúc sư đã tính toán chặt chẽ, thể hiện kết cấu cũng như cách thức vận hành. Đây là cơ sở để thợ kỹ thuật tạo ra thiết bị trao đổi nhiệt thông minh, vận hành 24/7.

1. Tìm hiểu về hệ thống làm mát và giá trị của sơ đồ

Hệ thống làm mát bao gồm nhiều thiết bị được kết hợp với nhau để thực hiện nhiệm vụ tản nhiệt cho động cơ, hộp số khi quá nóng. Hoặc đóng vai trò chống đông khi trời chuyển lạnh.

Thực tế cho thấy, các nhà xưởng hiện nay là nơi tập trung rất đông người và máy móc thường xuyên hoạt động.

Vì thế, không gian kín bên trong nhanh nóng lên và gây bí bách. Nhất là vào mùa hè, các xưởng lợp tôn sẽ hấp thụ lượng nhiệt lớn từ môi trường, khiến không khí càng nóng nực, ngột ngạt hơn.

Hệ thống làm mát hoạt động dưới áp suất cao, chịu được nhiệt độ lớn sẽ hạ nhiệt cho thiết bị và không gian. Nhờ đó giúp không khí được lưu thông và trở nên dễ chịu, dây chuyền sản xuất được bảo vệ an toàn, hoạt động bền bỉ.

Thông qua sơ đồ hệ thống làm mát, người vận hành dễ dàng hiểu được cấu tạo, cách vận hành thiết bị.

Khi gặp sự cố, chỉ cần nhìn vào sơ đồ là có thể nhanh chóng xác định vị trí hư hỏng, tìm ra nguyên nhân và cách khắc phục.

Mặt khác, các chuyên gia còn có thể đánh giá hiệu quả làm mát dựa trên sơ đồ và tối ưu phương án cải tiến ngay từ sơ đồ này.

Nói tóm lại, sơ đồ hệ thống làm mát là cơ sở thiết kế, mở rộng và vận hành, sửa chữa cả mô hình giải nhiệt thuận tiện.

2. Vai trò của hệ thống làm mát bằng nước

Trên thị trường, hệ thống làm mát bằng nước chiếm đa số và đang được ứng dụng nhiều nhất. Vậy, chúng đảm nhiệm vai trò cụ thể thế nào?

• Giữ nhiệt độ ổn định: Thông qua nước, hệ thống kiểm soát và ngăn ngừa quá nhiệt ở động cơ ô tô, máy móc công nghiệp và các linh kiện điện tử.
• Bảo vệ thiết bị: Hiện tượng ma sát, kẹt chi tiết chuyển động do nhiệt độ cao được ngăn chặn từ gốc.
• Tăng hiệu suất: Khi máy móc, con người được hoạt động trong môi trường dễ chịu, năng suất lao động sẽ tăng lên.
• Tiết kiệm năng lượng: Hệ thống làm mát truyền nhiệt ra không khí, giúp tản nhiệt nhanh và tiết kiệm điện hơn phương pháp khác.

3. Phạm vi ứng dụng của hệ thống làm mát trong công nghiệp, đời sống

Hầu hết các dây chuyền sản xuất quy mô lớn đều cần sử dụng đến hệ thống làm mát.

• Công nghiệp sản xuất: Mô hình này được lắp ráp vào nhà máy, các khu công nghiệp để làm mát máy dập, máy nén khí, máy ép nhựa.
• Hệ thống HVAC: Hệ thống làm mát là 1 phần không thể thiếu, giúp HVAC duy trì tốt nhiệt độ trong không gian kín.
• Điện - điện tử: Công cụ này góp phần quan trọng vào việc bảo vệ máy phát điện, biến tần, trung tâm dữ liệu.
• Luyện kim, hóa chất: Hệ thống giải nhiệt cho phép nhân công kiểm soát nhiệt độ an toàn trong các phản ứng, quy trình chế biến, bảo quản.
• Thủy lực, cơ khí: Máy giúp hạ nhiệt cho dầu thủy lực, bảo vệ hệ thống bơm và van khỏi tình trạng quá nhiệt.

4. Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát

Sơ đồ hệ thống làm mát là một bản vẽ kỹ thuật mô tả cấu trúc và nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát. Thông qua sơ đồ, người dùng có thể nắm rõ cách thức hoạt động, mối liên kết giữa các bộ phận cấu tạo của hệ thống để phục vụ cho công tác kiểm soát, theo dõi và khắc phục các sự cố.

4.1. Phân tích chi tiết cấu tạo của sơ đồ hệ thống làm mát

Đọc sơ đồ hệ thống làm mát, bạn dễ dàng nhận thấy chi tiết từng bộ phận bao gồm: Thân máy, nắp, dàn ống, két nước, đường nước nóng, quạt gió, van hằng nhiệt, bơm nước, két làm mát dầu, ống chia nước lạnh…

Trong đó:

• Két nước: Chứa nước và đưa nhiệt từ nước ra ngoài không khí để làm mát. Sau đó cấp nước đã hạ nhiệt cho động cơ.
• Dung dịch làm mát: Là 1 loại chất lỏng đặc biệt có khả năng truyền dẫn nhiệt rất nhanh.
• Quạt: Hỗ trợ tăng tốc độ tản nhiệt, đẩy không khí đi qua két nước, giúp nước mát nhanh, hệ thống sớm hạ nhiệt.
• Cảm biến nhiệt độ: Đo nền nhiệt của nước và truyền tín hiệu về bộ xử lý trung tâm. Từ đó, bộ xử lý sẽ tính toán thời gian phun nhiên liệu, tốc độ làm việc. Cảm biến nhiệt độ cũng cung cấp thông tin để hệ thống kiểm soát khí xả và hoạt động của quạt.

4.2. Sơ đồ hệ thống làm mát

Dưới đây là sơ đồ hệ thống làm mát thường thấy, dễ hiểu nhất, kỹ sư, nhân sự đều dễ dàng đọc - hiểu:

4.3. Giải mã nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát bằng nước và không khí có nguyên lý vận hành khác nhau cơ bản. Cần phân biệt rõ:

• Đối với hệ thống làm mát nước

Hệ thống sử dụng chất lỏng tuần hoàn (nước) để giải nhiệt. Cụ thể, khi động cơ hoạt động, máy bơm nước đưa nước tới xi lanh để thu nhiệt từ buồng đốt. Van hằng nhiệt thực hiện nhiệm vụ kiểm soát lộ trình.

Khi nước còn nguội, nó đưa nước quay về động cơ. Khi nước nóng vượt ngưỡng, nó mở van để đẩy toàn bộ vào két.

Tại két nước, quạt gió và luồng khí giúp nước hạ nhiệt, sau đó lưu thông ngược lại, về động cơ.

• Đối với mô hình làm mát bằng không khí

Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra trực tiếp giữa các bộ phận của động cơ và không khí.

Các xi lanh của hệ thống thường chứa nhiều cánh tản nhiệt bằng kim loại, nhằm thêm bề mặt tiếp xúc với không khí.

Quạt làm mát sẽ hút khí lạnh từ ngoài và thổi trực tiếp lên cánh tản nhiệt để tách nhiệt đi.

Hệ thống này đơn giản, ít chi tiết cần bảo trì nhưng hiệu quả tản nhiệt thường thấp hơn hệ thống bằng nước.

5. Phân loại các sơ đồ hệ thống làm mát hay gặp nhất

Đi vào chi tiết, có thể thấy hệ thống làm mát còn được chia nhỏ thành nhiều loại khác nhau. Mỗi loại sẽ có đặc điểm riêng biệt, được thể hiện trên sơ đồ.

5.1. Sơ đồ hệ thống làm mát sử dụng nước

Nhóm này còn được chia nhỏ thành 3 loại riêng, mỗi loại có cách thức hoạt động khác biệt.

• Hệ thống làm mát bằng nước đối lưu: Dựa trên sự chênh lệch của trọng lượng nước tại các nơi có nhiệt độ khác nhau. Loại này thiết kế phức tạp, công suất nhỏ nhưng có thể hoạt động tự động.
• Hệ thống làm mát bằng nước theo cơ chế bốc hơi: Nước bị làm nóng bốc hơi, đi thẳng ra ngoài, mang theo nhiệt độ cao. Quá trình này khiến tỉ trọng nước tăng lên rồi lại hạ xuống, tạo thế đối lưu tự nhiên. Loại này cấu tạo đơn giản nhưng làm mát không đều giữa các vùng.
• Hệ thống hạ nhiệt cưỡng bức: Loại này còn được chia nhỏ thành dạng cưỡng bức kín và cưỡng bức hở. Tuy có cấu tạo phức tạp nhưng hiệu quả làm mát được đánh giá tốt. Đây cũng là lựa chọn phổ biến của các nhà xưởng, xí nghiệp.

5.2. Sơ đồ hệ thống làm mát Chiller

Dòng này thu và tỏa nhiệt dựa trên trạng thái vật lý: rắn - lỏng - khí. Thị trường có 2 loại là chiller giải nhiệt nước và chiller giải nhiệt gió.

• Chiller giải nhiệt nước: Dùng nước làm chất tải lạnh, nước sẽ được đưa đến tháp hạ nhiệt để làm mát. khi nước hạ nhiệt 7 - 12 độ, chúng được chuyển đến nơi cần làm mát. Loại này chủ yếu được trang bị cho trung tâm điều hòa không khí.
• Chiller giải nhiệt gió: Hạ nhiệt bằng quạt cưỡng bức. Loại này nhỏ gọn, dễ lắp nhưng hiệu quả chỉ đạt 70% so với chiller nước. Chúng được lắp nhiều tại các xưởng không sẵn nguồn nước sạch, hoặc nước chứa hóa chất.

5.3. Sơ đồ hệ thống làm mát nhờ không khí

Dòng này thường có cấu tạo tinh gọn, giá rẻ, tuy nhiên lại phát sinh tiếng ồn lớn từ hộc hút gió và quạt làm mát.

Người ta thường sử dụng cho những không gian mở và nhà máy, tòa nhà chung cư nửa kín nửa hở. Mục đích là để cải thiện không khí trong lành, mát mẻ hơn.

5.4. Sơ đồ hệ thống làm mát dầu thủy lực

Dòng này được chia nhỏ thành 2 loại: làm mát bằng nước và không khí. Trong đó:

• Loại làm mát bằng không khí thực hiện hạ nhiệt cưỡng bức không khí lạnh vào chất lỏng nóng. Nhờ vậy hạn chế ăn mòn và giảm phát thải ra môi trường. Thế nhưng sản phẩm này gây tiếng ồn lớn và hiệu suất làm mát bị chi phối bởi nhiệt độ môi trường.
• Loại dùng nước không bị thay đổi hiệu suất khi nhiệt độ môi trường biến động. Tuy nhiên, chúng yêu cầu nguồn nước sạch. Nếu dùng liên tục sẽ khá tốn kém.

6. Hướng dẫn bảo trì, bảo dưỡng hệ thống làm mát

Dù là hệ thống làm mát nào, bạn đều cần bảo dưỡng, bảo trì tổng thể đúng cách.

• Bộ trao đổi nhiệt: Cần làm sạch két nước, dàn ngưng và dàn bay hơi định kỳ để đảm bảo khả năng truyền nhiệt.
• Kiểm tra môi chất: Luôn theo dõi mực nước, dầu và môi chất, bổ sung hoặc thay thế khi thiếu/biến chất.
• Bơm, quạt, động cơ: Tra dầu mỡ, siết bu lông, khớp nối và kiểm tra độ rung, tiếng ồn thường xuyên.
• Đường ống: Làm sạch, xả cặn và xử lý các vị trí rò rỉ, nứt, tắc nghẽn (nếu có).
• Hệ thống điều khiển: Hiệu chỉnh cảm biến, áp suất, van điều tiết, đảm bảo phản hồi chính xác.

Trên đây là tổng hợp thông tin về sơ đồ hệ thống làm mát mà Điện máy Đặng Gia đã tổng hợp. Để tìm hiểu cụ thể từng sản phẩm, vui lòng inbox cho đội ngũ tư vấn viên.