Giáo trình mô đun Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa trên ô tô - Nghề: Công nghệ ô tô
BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ
GIÁO TRÌNH
Mô đun: Bảo dưỡng và sửa chữa hệ
thống điều hòa trên ô tô
NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số:...)
1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
MÃ TÀI LIỆU: MĐ 37
LỜI GIỚI THIỆU
Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở
nước ta khá nhanh. Nhiều kết cấu hiện đại đã trang bị cho ô tô nhằm thỏa mãn
càng nhiều nhu cầu của người sử dụng. Trong đó có hệ thống điều hòa ô tô
giúp cho người sử dụng cảm giác thoải mái, dễ chịu khi ở trong xe. Và trong
quá trình sử dụng qua thời gian sẽ khó tránh khỏi những trục trặc.
Để phục vụ cho học viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô những kiến
thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điều
hòa. Với mong muốn đó giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao
gồm bốn bài:
Bài 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hòa
không khí trên ô tô
Bài 2. Kỹ thuật tháo – lắp hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
Bài 3. Kỹ thuật kiểm tra và chẩn đoán hệ thống điều hòa không khí trên
ô tô
Bài 4. Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa không khí
trên ô tô
Kiến thức trong giáo trình được biên soạn theo chương trình Tổng cục
Dạy nghề, sắp xếp logic từ nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ
thống điều hòa đến cách phân tích các hư hỏng, phương pháp kiểm tra và quy
trình thực hành sửa chữa. Do đó người đọc có thể hiểu một cách dễ dàng.
Xin trân trọng cảm ơn Tổng cục Dạy nghề, khoa Động lực trường Cao
đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp cũng như sự giúp đỡ quý báu của đồng nghiệp
đã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác
giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau
giáo trình được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày…..tháng…. năm 2012
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Đinh Quang Vinh
2
MỤC LỤC
ĐỀ MỤC
TRANG
Lời giới thiệu
Mục lục
1
2
3
5
Thuật ngữ chuyên môn
Bài 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống
điều hòa không khí trên ô tô
Bài 2. Kỹ thuật tháo – lắp hệ thống điều hòa không khí trên
ô tô
57
Bài 3. Kỹ thuật kiểm tra và chẩn đoán hệ thống điều hòa
không khí trên ô tô
Bài 4. Kỹ thuật bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa
không khí trên ô tô
112
127
152
Tài liệu tham khảo
3
THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN
A/C - Air Conditioning: hệ thống điều hòa nhiệt độ trên xe
BTU - British Thermal Unit: công suất làm lạnh
PTC - Positive temperature coefficient: hệ số nhiệt dương
EPR - Evaporator Pressure regulator: phương pháp điều áp giàn lạnh
ECU - Engine Control Unit: hộp điều khiển
CFC - Clorofluorocacbon: môi chất lạnh dùng trong hệ thống điều hòa
VSV - Vacuum Switching Valve: van chân không
EFI - Electronic fuel injection: hệ thống phun xăng điện tử
ECU - Engine Control Unit: hộp điều khiển
TAO - Temperature air outlet: nhiệt độ không khí cửa ra
DTC - Diagnostic Trouble Code: mã chẩn đoán hư hỏng
DLC - Data link connector: giắc nối liên kết giữ liệu.
4
BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRÊN Ô TÔ
Mã mô đun: MĐ 37
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun:
- Vị trí: mô đun được bố trí dạy sau các môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08,
MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH 13, MH 14, MH 15, MH 16, MH 17, MĐ
18, MĐ 19, MĐ 20, MĐ 21, MĐ 22, MĐ 23, MĐ 24, MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27,
MĐ 28, MĐ 29, MĐ 30, MĐ 31, MĐ 32, MĐ 33, MĐ 34, MĐ 35, MĐ 36.
- Là mô đun chuyên môn nghề trang bị cho người học kiến thức về hệ thống
điều hòa trên ô tô.
- Tài liệu được dùng cho học viên nghề công nghệ ô tô trình độ cao đẳng và
trung cấp.
Mục tiêu của mô đun:
- Trình bày được yêu cầu, nhiệm vụ của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
- Trình bày được sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều hòa
không khí trên ô tô.
- Nêu được các hiện tượng và giải thích được nguyên nhân các sai hỏng thông
thường.
- Trình bày được phương pháp kiểm tra, chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa
sai hỏng của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.
- Lựa chọn được các thiết bị, dụng cụ và thực hiện được công việc sửa chữa,
bảo dưỡng hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.
- Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô.
- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên.
Nội dung chính của mô đun
5
BÀI 1: SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
MĐ 37 - 01
Giới thiệu chung
Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một thiết bị được sử dụng để
tạo không gian khí hậu thoải mái cho người lái xe và khách ngồi trên ô tô. H ệ
thống điều hòa không khí là thuật ngữ chung dùng để chỉ những thiết bị đảm
bảo không khí trong phòng ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Khi nhiệt độ
trong phòng cao, nhiệt được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “sự làm lạnh”) và
ngược lại khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt được cung cấp để tăng nhiệt độ
(gọi là “sưởi”). Mặt khác, hơi nước được thêm vào hay lấy đi khỏi không khí
để đảm bảo độ ẩm trong phòng ở mức độ phù hợp.
Mục tiêu:
- Phát biểu đúng nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.
- Giải thích được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều hòa không
khí trên ô tô.
- Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô.
- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên.
Nội dung chính:
1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ
Mục tiêu:
- Phát biểu đúng nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô.
Hệ thống điều hòa không khí trên ô tô là một thiết bị được sử dụng để
tạo không gian và khí hậu thoải mái cho người lái xe và khách ngồi trên ô tô.
Hệ thống điều hòa không khí là thuật ngữ chung dùng để chỉ những thiết bị
đảm bảo không khí trong phòng ở nhiệt độ và độ ẩm thích hợp. Khi nhiệt độ
trong phòng cao, nhiệt được lấy đi để giảm nhiệt độ (gọi là “sự làm lạnh”) và
ngược lại khi nhiệt độ trong phòng thấp, nhiệt được cung cấp để tăng nhiệt độ
(gọi là “sưởi”). Mặt khác, hơi nước được thêm vào hay lấy đi khỏi không khí
để đảm bảo độ ẩm trong phòng ở mức độ phù hợp. Vì lý do này, thiết bị thực
hiện việc điều hòa không khí sẽ gồm tối thiểu một bộ làm lạnh, một bộ sưởi,
một bộ điều khiển độ ẩm và một bộ thông gió. Hệ thống điều hòa không khí
trên ô tô nói chung bao gồm một bộ lạnh (hệ thống làm lạnh), một bộ sưởi,
một bộ điều khiển độ ẩm và một bộ thông gió.
Chức năng chính của hệ thống điều hòa không khí:
- Điều khiển nhiệt độ và thay đổi độ ẩm trong xe.
6
- Điều khiển dòng không khí trong xe.
- Lọc và làm sạch không khí.
Bộ sưởi ấm
Người ta dùng một két sưởi như một bộ trao đổi nhiệt để làm nóng
không khí. Két sưởi lấy nước làm mát động cơ đã được hâm nóng bởi động cơ
và dùng nhiệt này để làm nóng không khí nhờ một quạt thổi vào xe, vì vậy
nhiệt độ của két sưởi là thấp cho đến khi nước làm mát nóng lên.
Vì lý do này, ngay sau khi động cơ khởi động két sưởi không làm việc
như là một bộ sưởi ấm.
Hình 1.1. Bộ sưởi ấm.
HÖ thèng lµm m¸t kh«ng khÝ
Giµn l¹nh lµm viÖc nh- lµ mét bé trao ®æi nhiÖt ®Ó lµm m¸t kh«ng khÝ
tr-íc khi ®-a vµo trong xe. Khi bËt c«ng t¾c ®iÒu hoµ kh«ng khÝ, m¸y nÐn b¾t
®Çu lµm viÖc vµ ®Èy chÊt lµm l¹nh (ga ®iÒu hoµ) tíi giµn l¹nh. Giµn l¹nh ®-îc
lµm m¸t nhê chÊt lµm l¹nh vµ sau ®ã nã lµm m¸t kh«ng khÝ ®-îc thæi vµo
trong xe tõ qu¹t giã. ViÖc lµm nãng kh«ng khÝ phô thuéc vµo nhiÖt ®é n-íc
lµm m¸t ®éng c¬ nh-ng viÖc lµm m¸t kh«ng khÝ lµ hoµn toµn ®éc lËp víi nhiÖt
®é n-íc lµm m¸t ®éng c¬.
7
Hình 1.2. Hệ thống làm mát không khí.
Máy hút ẩm
Lượng hơi nước trong không khí tăng lên khi nhiệt độ không khí cao
hơn và giảm xuống khi nhiệt độ không khí giảm xuống. Không khí được làm
mát khi đi qua giàn lạnh. Nước trong không khí ngưng tụ và bám vào các
cánh tản nhiệt của giàn lạnh. Kết quả là độ ẩm trong xe bị giảm xuống. Nước
dính vào các cánh tản nhiệt đọng lại thành sương và được chứa trong khay xả
nước. Cuối cùng, nước này được tháo ra khỏi khay của xe bằng một vòi.
Hình 1.3. Chức năng hút ẩm.
Điều khiển nhiệt độ
Hình 1.4. Điều khiển nhiệt độ.
Điều hoà không khí trong ô tô điều khiển nhiệt độ bằng cách sử dụng
cả két sưởi và giàn lạnh, và bằng cách điều chỉnh vị trí cánh hoà trộn không
khí cũng như van nước. Cánh hoà trộn không khí và van nước phối hợp để
chọn ra nhiệt độ thích hợp từ các núm chọn nhiệt độ trên bảng điều khiển.
Gần đây, số xe không dùng van nước đang ngay càng tăng lên.
§iÒu khiÓn tuÇn hoµn kh«ng khÝ
(1) Th«ng giã tù nhiªn.
8
Việc lấy không khí bên ngoài đưa vào trong xe nhờ chênh áp
được tạo ra do chuyển động của xe được gọi là sự thông gió tự nhiên. Sự phân
bổ áp suất không khí trên bề mặt của
xe khi nó chuyển động được chỉ ra
trên hình vẽ, một số nơi có áp suất
dương, còn một số nơi khác có áp
suất âm. Như vậy cửa hút được bố trí
ở những nơi có áp suất dương (+) và
cửa xả khí được bố trí ở những nơi có
áp suất âm (-).
(2) Thông gió cưỡng bức.
Trong các hệ thống thông gió
cưỡng bức, người ta sử dụng quạt
điện hút không khí đưa vào trong xe.
Các cửa hút và cửa xả không khí
được đặt ở cùng vị trí như trong hệ
thống thông gió tự nhiên. Thông
thường, hệ thống thông gió này được
dùng chung với các hệ thống thông
khí khác (hệ thống điều hoà không
khí, bộ sưởi ấm).
Hình 1.5. Thông gió trên ô tô.
ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN Ô TÔ
Mục tiêu:
-
ủa hệ thống điều hòa không
khí trên ô tô.
Sự truyền nhiệt
Hệ thống sưởi ấm cũng như hệ thống làm mát không khí trong xe đều
dựa trên nguyên lý cơ bản của quá trình trao đổi nhiệt của vật chất.
Vật chất ở trạng thái xác định luôn có một năng lượng nhiệt nhất định và
trạng thái nhiệt của vật thể được đánh giá bằng nhiệt độ của nó. Khi có sự
chênh lệch nhiệt độ giữa các vật thể hay giữa các vùng của vật thể sẽ có sự
truyền nhiệt (trao đổi nhiệt) giữa chúng và nhiệt chỉ có thể truyền một cách tự
nhiên từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp.
Lượng nhiệt trao đổi phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ, môi trường
truyền nhiệt và phương thức truyền nhiệt. Nhiệt lượng truyền được đo bằng
đơn vị Calorie, kJ hoặc BTU (British Thermal Unit). Calorie là nhiệt lượng
cần cung cấp cho 1 kg nước để tăng nhiệt độ lên 1oC. BTU là nhiệt lượng cần
9
cung cấp cho 1 pound nước (0,454 kg) để nóng lên 1oF (0,5555oC). 1 cal =
3,97 BTU.
Quá trình truyền nhiệt có thể thực hiện theo 3 phương thức:
Dẫn nhiệt
Xảy ra ở trong vật rắn hoặc giữa hai vật rắn tiếp xúc
trực tiếp với nhau. Lưu lượng dòng nhiệt Q (W) dẫn qua vật
rắn có bề dày d tỷ lệ thuận với hệ số dẫn nhiệt l (W/m.độ)
của vật, diện tích truyền nhiệt (m2) và chênh lệch nhiệt độ
giữa 2 mặt của vật và tỷ lệ nghịch với bề dày của vật:
λ
δ
Q
=
F
(
t1
-
t2
)
W
Các vật liệu kim loại thường có hệ số dẫn nhiệt khá lớn trong khi các
vật liệu phi kim, chất lỏng và chất khí có hệ số dẫn nhiệt rất nhỏ.
Truyền nhiệt đối lưu
Xảy ra giữa bề mặt vật rắn và môi trường chất lỏng và chất khí hoặc
xảy ra trong lòng chất lỏng hoặc chất khí khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Khi
đó sẽ xuất hiện dòng chất lỏng (chất khí) lưu động từ nơi có nhiệt độ cao sang
nơi có nhiệt độ thấp và ngược lại nên nó sẽ mang nhiệt từ nơi này đến nơi kia
cho đến khi đạt được sự cân bằng nhiệt độ.
Truyền nhiệt đối lưu giữa chất lỏng (khí) và bề mặt vật rắn (bề mặt
trong và ngoài của đường ống) tỷ lệ với hệ số tỏa nhiệt a (W/m2.độ) của bề
mặt vật, diện tích truyền nhiệt F và chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng (hoặc
chất khí) và bề mặt vật rắn.
Q = α1F(tA - t1 )
W
a phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng, tốc độ chuyển động tương đối
của chất lỏng trên bề mặt vật rắn và đặc tính bề mặt của vật rắn.
Bức xạ nhiệt
Xảy ra giữa 2 vật có nhiệt độ khác nhau không tiếp xúc với nhau. Khi
đó nhiệt sẽ truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn
theo nguyên lý bức xạ.
é
4 ù
T
T
ö
2
æ
ö4
æ
1
W
Q = C F
-
ç
ç
÷
÷
ú
ê
100
100
ø
è
ø
è
ê
ú
û
ë
Trong đó C là hệ số bức xạ. Ở nhiệt độ <300oC, nhiệt bức xạ của vật
thường khá nhỏ.
Sự trao đổi nhiệt của vật chất khi thay đổi trạng thái
Vật chất có thể tồn tại ở một trong 3 trạng thái: rắn, lỏng và khí và có
thể chuyển trạng thái ở các điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định nếu được
10
cấp nhiệt hoặc giải nhiệt.
- Khi được cấp nhiệt vật chất sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng (chảy) rồi
lỏng sang khí (bay hơi).
- Ngược lại, khi được giải nhiệt (tách nhiệt) vật chất sẽ chuyển từ dạng hơi
sang lỏng (ngưng tụ) rồi từ dạng lỏng sang rắn (đông đặc).
- Mặc dù được cấp nhiệt, nhiệt độ của vật chất không đổi trong suốt quá trình
chuyển trạng thái và phụ thuộc vào áp suất trên bề mặt vật chất.
- Khi bị nén, chất khí sẽ tăng cả áp suất và nhiệt độ, khi đó chất khí tích luỹ
một năng lượng nhiệt ở dạng nội năng. Khi giãn nở, cả áp suất và nhiệt độ của
nó giảm xuống và chất khí giải phóng một lượng nhiệt tương đương công giãn
nở.
Ví dụ: dưới áp suất khí quyển 1 at (1 kg/cm2) nước đá nếu được cấp nhiệt sẽ
bắt đầu tan thành nước ở 0oC, nếu tiếp tục được cấp nhiệt nước đá sẽ tiếp tục
tan cho đến khi chuyển hoàn toàn thành nước ở 0oC và sau đó nhiệt độ tăng
đến 100oC thì sôi và bay hơi, nếu tiếp tục cấp nhiệt thì nước tiếp tục sôi và
bay hơi cho đến khi chuyển hết thành hơi ở 100oC. Ngược lại nếu làm nguội
hơi nước (tách nhiệt ra) thì hơi sẽ ngưng tụ thành nước rồi nhiệt độ giảm và
đóng băng ở 0oC.
1.
1.2.1.1 Hệ thống sưởi ấm trên ô tô
Người ta dùng một két sưởi làm bộ trao đổi nhiệt để sấy nóng không
khí. Két sưởi lấy nhiệt từ nước làm mát động cơ đã được hâm nóng để làm
nóng không khí. Để tăng hiệu quả truyền nhiệt giữa két sưởi và không khí
người ta tăng diện tích trao đổi nhiệt của két sưởi nhờ tăng các ống dẫn nước
và các cánh tản nhiệt và đồng thời bố trí một quạt gió để tăng lưu lượng gió
qua két.
11
Hình 1.6. Bộ sưởi ấm.
Hệ thống sưởi ấm bao gồm
các chi tiết sau đây:
1. Van nước
2. Két sưởi (Bộ phận trao đổi nhiệt)
3. Quạt gió (mô tơ, quạt)
Hình 1.7. Hệ thống sưởi.
Van nước
Van tiết lưu được lắp trong
mạch nước làm mát của động cơ và
được dùng để điều khiển lượng nước
làm mát động cơ tới két sưởi (bộ
phận trao đổi nhiệt). Người lái điều
khiển độ mở của van nước bằng
cách dịch chuyển núm chọn nhiệt độ
trên bảng điều khiển.
Hình 1.8. Van nước.
Một số mẫu xe gần đây không có van nước. ở các xe này nước làm mát
chảy liên tục và ổn định qua két sưởi.
Két sưởi
Nước làm mát động cơ (khoảng 800C) chảy vào két sưởi và không khí
khi qua két sưởi nhận nhiệt từ nước làm mát này.
Két sưởi gồm có các đường ống/cánh tản nhiệt và vỏ. Việc chế tạo các
đường ống dẹt sẽ cải thiện được việc dẫn nhiệt và truyền nhiệt.
12
Hình 1.9. Két sưởi.
Một số biện pháp tăng nhiệt độ sưởi ấm
Hình 1.10. Các loại sưởi ấm.
Một số kiểu xe có hiệu suất nhiệt động cơ cao và do đó nhiệt cung cấp
cho bộ sưởi ấm từ nước làm mát động cơ không đủ. Chính vì vậy, cần phải
gia nhiệt cho nước làm mát động cơ bằng các phương pháp khác để sử dụng
cho bộ sưởi ấm.
Một số phương pháp gia nhiệt cho nước làm mát động cơ như sau:
a) Hệ thống sưởi PTC (Hệ số
nhiệt dương): đưa bộ sưởi
ấm PTC qua két sưởi để làm
nóng nước làm mát động cơ.
Hình 1.11. Hệ thống sưởi PTC.
13
b) Bộ sưởi ấm bằng điện: đặt
thiết bị giống như bugi đánh
lửa vào đường nước ở xy
lanh để hâm nóng nước
Hình 1.12. Bộ sưởi ấm bằng điện.
c) Bộ sưởi ấm loại đốt nóng
bên trong: đốt nhiên liệu
trong một buồng đốt và cho
nước làm mát động cơ chảy
xung quanh buồng đốt để
nhận nhiệt và nóng lên.
Hình 1.13. Bộ sưởi ấm loại đốt nóng bên trong.
d) Bộ sưởi ấm loại ma sát
trong chất lỏng: quay khớp
chất lỏng bằng động cơ để
làm nóng nước làm mát động
cơ.
Hình 1.14. Bộ sưởi ấm loại ma sát trong chất lỏng.
1.2.1.2 Hệ thống làm lạnh trên ô tô
a. Lý thuyết làm lạnh
14
Làm lạnh là quá trình giải nhiệt khỏi vật thể hay khối khí trong phòng
để duy trì nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt độ môi trường bên ngoài.
Như đã nói ở trên, vật chất
khi bay hơi sẽ lấy nhiệt ở môi
trường xung quanh nó. Tức là, nếu
nhiệt độ bay hơi của vật chất lớn
hơn nhiệt độ môi trường thì để vật
chất đó bay hơi cần phải cấp nhiệt
cho nó, còn nếu nhiệt độ bay hơi của
vật chất đó nhỏ hơn nhiệt độ môi
trường xung quanh thì nó sẽ tự hấp
thụ nhiệt từ môi trường xung quanh
và bay hơi, làm giảm nhiệt độ môi
trường xung quanh.
Ví dụ: sau khi bơi ở bể bơi
lên, chúng ta thấy hơi lạnh. Đó là vì
nước bám trên người bay hơi đã lấy
nhiệt của chúng ta.
Tương tự, chúng ta cũng cảm
thấy lạnh khi bôi cồn vào tay, cồn đã
lấy nhiệt của chúng ta khi bay hơi.
Một bình có vòi đựng chất lỏng
dễ bay hơi (bay hơi ở nhiệt độ thấp
hơn nhiệt độ trong phòng) đặt trong
một hộp cách nhiệt tốt. Chất lỏng
trong bình sẽ bốc hơi ngay ở nhiệt
độ trong hộp và hấp thụ nhiệt từ
không khí trong hộp làm nhiệt độ
không khí trong hộp giảm xuống.
Hình 1.15. Ví dụ về quá trình làm lạnh.
Dựa vào tính chất này của vật chất, người ta đã sử dụng các loại vật
chất có nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt độ môi trường để làm lạnh môi trường
xung quanh. Các loại vật chất này được sử dụng trong máy lạnh và được gọi
là môi chất lạnh hay tác nhân lạnh (gas lạnh).
15
Để cho đỡ tốn môi chất lạnh, người ta thu hồi hơi môi chất lạnh sau khi
bốc hơi và sau đó dùng các biện pháp làm nguội hơi môi chất lạnh để hơi
ngưng tụ lại thành dạng lỏng rồi lại cung cấp trở lại bình bay hơi. Như vậy
môi chất lạnh thực hiện một chu trình kín.
Hình 1.16. Thí nghiệm mô phỏng quá trình làm lạnh.
b. Môi chất lạnh
* Khái niệm: môi chất lạnh là chất được nạp vào hệ thống máy lạnh, tuần
hoàn trong hệ thống và thực hiện việc trao đổi nhiệt. Môi chất lạnh nhận nhiệt
khi bay hơi và giải phóng nhiệt khi ngưng tụ (hoá lỏng).
* Yêu cầu: môi chất lạnh cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Có nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt độ cần có trong phòng lạnh nhưng áp
suất bay hơi không quá thấp hoặc quá cao.
- Áp suất ngưng tụ không quá cao.
- Có nhiệt ẩn hoá hơi lớn để có năng suất làm lạnh riêng khối lượng lớn.
- An toàn, không làm hỏng vật liệu máy lạnh và không độc hại cho con người
và môi sinh.
- Chất lượng ổn định, dễ sản xuất và giá thành rẻ.
Môi chất lạnh CFC-12 (thường gọi là R-12) là ga lạnh được dùng trong
các hệ thống điều hòa không khí thông thường, thỏa mãn các yêu cầu trên.
Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho thấy, do Clo xả ra từ CFC-
12 phá hủy tầng ô zôn của khí quyển. Tầng ô zôn này có tác dụng như một
tấm lọc hấp thụ các tia cực tím (UV) từ mặt trời, bảo vệ cuộc sống của động
vật và thực vật khỏi ảnh hưởng của các tia có hại này.
Vì vậy, cần phải thay đổi R-12 bằng một loại ga lạnh khác không phá
hủy tầng ô zôn. HFC-134a (R-134a) là một loại ga lạnh có đặc tính gần giống
như R-12 được sử dụng để thay thế R-12. Mặc dù HFC không phá hủy tầng
ô zôn nhưng nó vẫn có xu hướng làm nhiệt độ trái đất ấm lên.
16
Hình 1.17. Sự phá hủy tầng ô zôn của CFC.
Ga lạnh CFC bắt đầu bị hạn chế từ năm 1989. Hội nghị quốc tế về bảo
vệ tầng ô zôn đã đưa ra quyết định này nhằm củng cố hơn nữa việc hạn chế
sản xuất các loại CFC.
Hội nghị lần thứ tư của công ước Montreal tổ chức tháng 11 năm 1992
đã đưa ra quyết định giảm sản lượng CFC năm 1994 và 1995 xuống còn 25%
so với năm 1996 và sẽ chấm dứt hoàn toàn việc sản xuất CFC vào cuối năm
1995.
Vì vậy, nhằm triệt để tuân thủ theo quyết định hạn chế CFC, một số
chi tiết của hệ thống lạnh sử dụng R-12 sẽ bị thay thế để có thể làm việc thích
ứng với môi chất lạnh R-134a.
Đặc điểm của R-134a
Nước sôi ở 1000C dưới áp suất khí quyển (1210C ở áp suất 1kgf/cm2)
nhưng R-134a sôi ở -26,90C dưới áp suất này (-10,60C ở áp suất 1kgf/cm2).
Hình 1.18. So sánh nhiệt độ sôi giữa R134a và nước.
17
Hình 1.19. Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a.
Môi chất lạnh bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp nhưng khi ở áp suất
cao thì nó chuyển về trạng thái lỏng và không bay hơi thậm chí ở nhiệt độ cao.
Do đó trong máy lạnh ô tô người ta thực hiện hoá lỏng môi chất sau khi bay
hơi bằng cách dùng máy nén nén môi chất đến một áp suất nhất định và làm
nguội môi chất.
Đồ thị bên biểu diễn đặc tính của môi chất lạnh R134a (HCF-134a). Đồ
thị cho biết áp suất và điểm sôi của môi chất. Môi chất R134a bay hơi ở nhiệt
độ 0oC và áp suất khoảng 0,2 MN/m2, sau đó hơi môi chất được nén đến áp
suất khoảng 1,7 MN/m2 và nhiệt độ khoảng trên 60oC nó sẽ ngưng tụ và hoá
lỏng.
1.2.2 Nguyên lý hoạt động
1.2.2.1 Sự giãn nở và bay hơi
Trong hệ thống làm lạnh cơ khí, khí lạnh được tạo ra bằng phương
pháp sau:
Ga lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao được chứa trong bình.
Sau đó ga lỏng được xả vào giàn bay hơi (giàn lạnh) qua một lỗ nhỏ gọi
là van giãn nở, cùng lúc đó nhiệt độ và áp suất ga lỏng giảm và một lượng
nhỏ ga lỏng bay hơi.
Ga có áp suất thấp và nhiệt độ thấp chảy vào trong bình chứa gọi là
giàn bay hơi. Trong giàn bay hơi, ga lỏng bay hơi, trong quá trình này nó lấy
nhiệt từ không khí xung quanh.
18
Hình 1.20. Sự giãn nở và bay hơi.
1.2.2.2 Sự ngưng tụ của khí ga R-134a
Hệ thống không thể làm lạnh không khí khi dùng hết ga lỏng. vì vậy
phải cung cấp ga lỏng mới cho bình chứa. Hệ thống làm lạnh cơ khí biến đổi
ga lạnh dạng khí thoát ra từ giàn lạnh thành ga lỏng.
Như ta biết, khi khí ga bị nén, cả áp suất và nhiệt độ của nó đều tăng.
Ví dụ: khi khí ga bị nén từ 2,1 kgf/cm2 lên 15kgf/cm2, nhiệt độ của khí gas
00C lên 800C. Điểm sôi của ga lạnh ở 15kgf/cm2 là 570C. Nên nhiệt độ 800C
của khí ga nén là cao hơn điểm sôi. Vì vậy, khí ga sẽ biến thành ga lỏng nếu
nó bị mất nhiệt đến khi nhiệt độ của nó giảm xuống tới điểm sôi hoặc thấp
hơn. Ví dụ: khí ga 15kgf/cm2, 800C có thể chuyển thành dạng lỏng bằng cách
giảm đi 230C.
Trong hệ thống cơ khí, việc ngưng tụ khí ga được thực hiện bằng cách
tăng áp suất sau đó giảm nhiệt độ. Khí ga sau khí ra khỏi giàn lạnh bị nén bởi
máy nén. Trong giàn ngưng (giàn nóng) khí ga bị nén tỏa nhiệt vào môi
trường xung quanh và nó ngưng tụ thành chất lỏng, ga lỏng sau đó quay trở
lại bình chứa.
Hình 1.21. Sự ngưng tụ môi chất lạnh.
19
1.2.2.3 Chu trình làm lạnh
Dựa trên sự hấp thụ nhiệt của môi chất lạnh khi bay hơi ở nhiệt độ thấp
hơn nhiệt độ môi trường cần được làm lạnh. Do đó để làm lạnh liên tục, cần
phải liên tục cấp môi chất lạnh lỏng vào bộ bay hơi. Để đảm bảo không tốn
môi chất lạnh, môi chất lạnh sẽ được tái sử dụng sau khi bay hơi. Do vậy, môi
chất lạnh sẽ được lưu thông trong một chu trình kín trong hệ thống và được
gọi là chu trình của máy lạnh.
(1) Máy nén tạo ra ga có áp suất và nhiệt độ cao.
(2) Ga dạng khí đi vào dàn ngưng, tại đây nó ngưng tụ thành ga lỏng.
(3) Ga lỏng chảy vào bình chứa, bình chứa làm nhiệm vụ chứa và lọc ga
lỏng.
(4) Ga lỏng đã được lọc chảy đến van giãn nở, van giãn nở ga lỏng thành
hỗn hợp ga lỏng và ga khí có áp suất và nhiệt độ thấp.
(5) Hỗn hợp khí/lỏng di chuyển đến giàn bay hơi (giàn lạnh). Do sự bay hơi
của ga lỏng nên nhiệt từ dòng khí ấm đi qua dàn lạnh được truyền cho ga
lỏng.
Tất cả ga lỏng chuyển thành ga dạng khí trong giàn lạnh và chỉ có khí
ga mang nhiệt lượng nhận được đi vào máy nén kết thúc chu trình làm lạnh.
Chu trình sau đó được lặp lại.
Hình 1.22. Sơ đồ chu trình làm lạnh.
1.2.2.4 Chu trình 2 giàn lạnh (một giàn đặt phía trước, một giàn đặt phía sau)
Hệ thống có 2 giàn lạnh, 2 van giãn nở và sử dụng 1 máy nén. Để điều
khiển 2 mạch môi chất, người ta bố trí thêm các van điện từ trên các mạch
môi chất.
Tải về để xem bản đầy đủ
152 trang
26/03/2022
9410
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống điều hòa trên ô tô - Nghề: Công nghệ ô tô", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_bao_duong_va_sua_chua_he_thong_dieu_hoa_tr.pdf
