a. Đơn vị đo nhiệt lượng. Để đo nhiệt lượng truyền từ vật này sang vật kia người ta dùng đơn vị BTU. Nếu cần nung một Pound nước (0,454 kg) nóng đến 10F (0,55 độ C) thì phải truyền cho nước 1 BTU nhiệt. Năng suất của một hệ thống nhiệt lạnh ô tô được định rõ bằng BTU/giờ, vào khoảng 12000 đến 24000 BTU/giờ.(1BTU= 0,252 cal = 252 kcal), (1 kcal = 4,187 kJ).
b. Môi chất lạnh. Môi chất lạnh còn gọi là tác nhân lạnh hay ga lạnh trong hệ thống điều hòa không khí phải đạt được những yêu cầu sau đây:
+ Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 32độF (0 độ C) để có thể bốc hơi và hấp thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp.
+ Phải có tính chất tương đối trơ, hòa trộn được với dầu bôi trơn để tạo thành một hóa chất bền vững, không ăn mòn kim loại hoặc các vật liệu khác như cao su, nhựa.
+ Đồng thời chất làm lạnh phải là chất không độc, không cháy, và không gây nổ, không sinh ra các phản ứng phá hủy môi sinh và môi trường khi nó xả ra vào khí quyển.
Phân loại và kí hiệu môi chất lạnh.
- Các freon: Là các cacbuahydro no hoặc chưa no mà các nguyên tử hydro được thay thế một phần hoặc toàn bộ bằng nguyên tử clo, flo hoặc brom.
+ R (refrigerant): Chất làm lạnh, môi chất lạnh.
+ Các đồng phân có thêm chữ a, b để phân biệt. Ví dụ như R-134a
+ Các olefin có số 1 đứng trước 3 chữ số. Ví dụ như C3F6 kí hiệu là R1216.
+ Các hợp chất có cấu trúc mạch vòng thêm chữ C.Ví dụ như C4H8 là RC138.
- Các chất vô cơ: Kí hiệu là R7M, trong đó với M là phân tử lượng làm tròn của chất đó.Ví dụ NH3 kí hiệu là R717.
- Môi chất lạnh R-12.
Môi chất lạnh R-12 là hợp chất của cacbon, clo và flo có công thức hóa học là CCl2F2 (CFC). Nó là một chất khí không màu nó nặng hơn không khí bốn lần ở 300C, có mùi thơm rất nhẹ, có điểm sôi là 21,70C (-29,80C), áp suất hơi của nó trong bộ bốc hơi là 30 PSI và trong bộ ngưng tụ là 150-300 PSI, và có nhiệt lượng ẩn để bốc hơi là 70 BTU trên 1 Pound.
R-12 rất dễ hòa tan trong dầu khoáng chất, và không tham gia phản ứng với các kim loại, các ống mềm và đệm kín sử dụng trong hệ thống. Cùng với đặc tính có khả năng lưu thông xuyên suốt hệ thống ống dẫn nhưng không bị làm giảm hiệu suất, chính những đặc điểm này đã làm cho R-12 là môi chất lý tưởng sử dụng trong hệ thống điều hòa ô tô.
Tuy nhiên R-12 lại có đặc tính phá hủy tầng ôzôn và gây ra hiệu ứng nhà kính, do các phân tử này có thể bay lên bầu khí quyển trước khi phân giải, và tại bầu khí quyển, nguyên tử clo đã tham gia phản ứng hóa học với nguyên tử O3 trong tầng ôzôn khí quyển. Do đó ngày nay môi chất lạnh R-12 đã bị cấm sử dụng và lưu hành trên thị trường.
- Môi chất lạnh R-134a.
Môi chất lạnh R134a có công thức hóa học là CF3-CH2F (HFC). Do trong thành phần hợp chất không có chứa clo nên đây chính là lý do cốt yếu mà ngành công nghiệp ô tô chuyển từ việc sử dụng môi chất lạnh R-12 sang sử dụng môi chất lạnh R134a.
Các đặc tính, các mối quan hệ áp suất và nhiệt độ của môi chất R134a có điểm sôi là -15,2 độ F (-26,9 độ C), và có lượng nhiệt ẩn để bốc hơi là 77,74 BTU/Pound. Điểm sôi này cao hơn so với môi chất R-12 nên hiệu suất có phần không bằng so với R-12. Vì vậy hệ thống điều hòa không khí ô tô dùng môi chất lạnh R134a được thiết kế với áp suất bơm cao hơn, đồng thời phải tăng khối lượng lớn không khí giải nhiệt thổi xuyên qua giàn nóng (bộ ngưng tụ). R134a có nhược điểm nữa là không kết hợp được với các dầu khoáng dùng để bôi trơn hệ thống.
Đồ thị mô tả mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ. Đồ thị chỉ ra điểm sôi của R134a ở mỗi cặp giá trị nhiệt độ và áp suất. Phần diện tích trên đường cong áp suất biểu diễn R134a ở trạng thái khí và phần diện tích dưới đường cong áp suất biểu diễn R134a ở trạng thái lỏng. Ga lạnh ở thể khí có thể chuyển sang thể lỏng chỉ bằng cách tăng áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất. Ngược lại ga lỏng có thể chuyển sang ga khí bằng cách giảm áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hoặc tăng nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất.
Khi thay thế môi chất lạnh R-12 của hệ thống điều hòa không khí bằng môi chất R134a thì phải thay đổi các bộ phận của hệ thống nếu nó không phù hợp với R134a, cũng như phải thay đổi dầu bôi trơn, chất khử ẩm của hệ thống. Dầu bôi trơn chuyên dùng cùng với môi chất lạnh R134a là các chất bôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE). Hai chất này không hòa trộn với môi chất lạnh R-12. Ta có thể phân biệt được giữa hai môi chất lạnh R-12 và R134a vì thông thường nó được ghi rõ và dán trên các bộ phận chính của hệ thống.
c. Dầu bôi trơn.
+ Tùy theo quy định của nhà chế tạo lượng dầu bôi trơn vào khoảng 150-200 ml được nạp vào máy nén nhằm đảm bảo các chức năng sau đây: Bôi trơn các chi tiết của máy nén tránh mòn và két cứng, một phần dầu nhờn sẽ hòa trộn với môi chất lạnh và lưu thông khắp nơi trong hệ thống, giúp van giãn nở hoạt động chính xác, bôi trơn cổ trục máy nén.
+ Dầu bôi trơn máy nén phải tinh khiết không được sủi bọt, không lẫn lưu huỳnh. Dầu bôi trơn máy nén không có mùi, trong suốt màu vàng nhạt. Khi bị lẫn tạp chất nó có màu nâu đen. Vì vậy nếu phát hiện dầu bôi trơn trong hệ thống điện lạnh đổi sang màu nâu đen, thì dầu đã bị nhiễm bẩn. Nó cần được xả sạch và thay dầu mới theo đúng chủng loại và đúng dung lượng quy định.
+ Chủng loại và độ nhớt của dầu bôi trơn máy nén tùy thuộc vào quy định của nhà chế tạo máy nén và tùy thuộc vào lượng môi chất lạnh đang sử dụng trong hệ thống. Dầu nhờn được hòa ta với môi chất lạnh và lưu thông xuyên suốt hệ thống, do vậy bên trong mỗi bộ phận đều có dầu bôi trơn khi tháo rời các bộ phận đó ra khỏi hệ thống. Lượng dầu bôi trơn phải được cho thêm sau khi thay mới bộ phận được quy định do nhà chế tạo.
b. Môi chất lạnh. Môi chất lạnh còn gọi là tác nhân lạnh hay ga lạnh trong hệ thống điều hòa không khí phải đạt được những yêu cầu sau đây:
+ Môi chất lạnh phải có điểm sôi thấp dưới 32độF (0 độ C) để có thể bốc hơi và hấp thụ ẩn nhiệt tại những nhiệt độ thấp.
+ Phải có tính chất tương đối trơ, hòa trộn được với dầu bôi trơn để tạo thành một hóa chất bền vững, không ăn mòn kim loại hoặc các vật liệu khác như cao su, nhựa.
+ Đồng thời chất làm lạnh phải là chất không độc, không cháy, và không gây nổ, không sinh ra các phản ứng phá hủy môi sinh và môi trường khi nó xả ra vào khí quyển.
Phân loại và kí hiệu môi chất lạnh.
- Các freon: Là các cacbuahydro no hoặc chưa no mà các nguyên tử hydro được thay thế một phần hoặc toàn bộ bằng nguyên tử clo, flo hoặc brom.
+ R (refrigerant): Chất làm lạnh, môi chất lạnh.
+ Các đồng phân có thêm chữ a, b để phân biệt. Ví dụ như R-134a
+ Các olefin có số 1 đứng trước 3 chữ số. Ví dụ như C3F6 kí hiệu là R1216.
+ Các hợp chất có cấu trúc mạch vòng thêm chữ C.Ví dụ như C4H8 là RC138.
- Các chất vô cơ: Kí hiệu là R7M, trong đó với M là phân tử lượng làm tròn của chất đó.Ví dụ NH3 kí hiệu là R717.
- Môi chất lạnh R-12.
Môi chất lạnh R-12 là hợp chất của cacbon, clo và flo có công thức hóa học là CCl2F2 (CFC). Nó là một chất khí không màu nó nặng hơn không khí bốn lần ở 300C, có mùi thơm rất nhẹ, có điểm sôi là 21,70C (-29,80C), áp suất hơi của nó trong bộ bốc hơi là 30 PSI và trong bộ ngưng tụ là 150-300 PSI, và có nhiệt lượng ẩn để bốc hơi là 70 BTU trên 1 Pound.
R-12 rất dễ hòa tan trong dầu khoáng chất, và không tham gia phản ứng với các kim loại, các ống mềm và đệm kín sử dụng trong hệ thống. Cùng với đặc tính có khả năng lưu thông xuyên suốt hệ thống ống dẫn nhưng không bị làm giảm hiệu suất, chính những đặc điểm này đã làm cho R-12 là môi chất lý tưởng sử dụng trong hệ thống điều hòa ô tô.
Tuy nhiên R-12 lại có đặc tính phá hủy tầng ôzôn và gây ra hiệu ứng nhà kính, do các phân tử này có thể bay lên bầu khí quyển trước khi phân giải, và tại bầu khí quyển, nguyên tử clo đã tham gia phản ứng hóa học với nguyên tử O3 trong tầng ôzôn khí quyển. Do đó ngày nay môi chất lạnh R-12 đã bị cấm sử dụng và lưu hành trên thị trường.
Sự phá hủy tầng ôzôn của CFC
Môi chất lạnh R134a có công thức hóa học là CF3-CH2F (HFC). Do trong thành phần hợp chất không có chứa clo nên đây chính là lý do cốt yếu mà ngành công nghiệp ô tô chuyển từ việc sử dụng môi chất lạnh R-12 sang sử dụng môi chất lạnh R134a.
Các đặc tính, các mối quan hệ áp suất và nhiệt độ của môi chất R134a có điểm sôi là -15,2 độ F (-26,9 độ C), và có lượng nhiệt ẩn để bốc hơi là 77,74 BTU/Pound. Điểm sôi này cao hơn so với môi chất R-12 nên hiệu suất có phần không bằng so với R-12. Vì vậy hệ thống điều hòa không khí ô tô dùng môi chất lạnh R134a được thiết kế với áp suất bơm cao hơn, đồng thời phải tăng khối lượng lớn không khí giải nhiệt thổi xuyên qua giàn nóng (bộ ngưng tụ). R134a có nhược điểm nữa là không kết hợp được với các dầu khoáng dùng để bôi trơn hệ thống.
Đồ thị mô tả mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ. Đồ thị chỉ ra điểm sôi của R134a ở mỗi cặp giá trị nhiệt độ và áp suất. Phần diện tích trên đường cong áp suất biểu diễn R134a ở trạng thái khí và phần diện tích dưới đường cong áp suất biểu diễn R134a ở trạng thái lỏng. Ga lạnh ở thể khí có thể chuyển sang thể lỏng chỉ bằng cách tăng áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hoặc giảm nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất. Ngược lại ga lỏng có thể chuyển sang ga khí bằng cách giảm áp suất mà không cần thay đổi nhiệt độ hoặc tăng nhiệt độ mà không cần thay đổi áp suất.
Đường cong áp suất hơi của môi chất lạnh R-134a
c. Dầu bôi trơn.
+ Tùy theo quy định của nhà chế tạo lượng dầu bôi trơn vào khoảng 150-200 ml được nạp vào máy nén nhằm đảm bảo các chức năng sau đây: Bôi trơn các chi tiết của máy nén tránh mòn và két cứng, một phần dầu nhờn sẽ hòa trộn với môi chất lạnh và lưu thông khắp nơi trong hệ thống, giúp van giãn nở hoạt động chính xác, bôi trơn cổ trục máy nén.
+ Dầu bôi trơn máy nén phải tinh khiết không được sủi bọt, không lẫn lưu huỳnh. Dầu bôi trơn máy nén không có mùi, trong suốt màu vàng nhạt. Khi bị lẫn tạp chất nó có màu nâu đen. Vì vậy nếu phát hiện dầu bôi trơn trong hệ thống điện lạnh đổi sang màu nâu đen, thì dầu đã bị nhiễm bẩn. Nó cần được xả sạch và thay dầu mới theo đúng chủng loại và đúng dung lượng quy định.
+ Chủng loại và độ nhớt của dầu bôi trơn máy nén tùy thuộc vào quy định của nhà chế tạo máy nén và tùy thuộc vào lượng môi chất lạnh đang sử dụng trong hệ thống. Dầu nhờn được hòa ta với môi chất lạnh và lưu thông xuyên suốt hệ thống, do vậy bên trong mỗi bộ phận đều có dầu bôi trơn khi tháo rời các bộ phận đó ra khỏi hệ thống. Lượng dầu bôi trơn phải được cho thêm sau khi thay mới bộ phận được quy định do nhà chế tạo.
