Các chất tải lạnh thông dụng

Việc lựa chọn loại chất tải lạnh và một số tính chất căn cứ trên điều kiện hoạt động của hệ thống làm lạnh.

{tocify} $title = {Mục lục bài viết}

Yêu cầu quan trọng nhất khi lựa chọn chất tải lạnh là tính tương thích của chất tải lạnh với các thành phần kim loại trong hệ thống làm lạnh. Khả năng tương thích với các vật liệu trong thành phần hệ thống làm lạnh đó là đảm bảo kéo dài thời gian sử dụng của hệ thống.

Các yêu cầu khác đối với chất tải lạnh bao gồm độ dẫn nhiệt và tỷ nhiệt cao, độ nhớt thấp, nhiệt độ đông đặc thấp, nhiệt độ chớp cháy cao, độ ăn mòn thấp, độ độc thấp, và bền nhiệt. Dựa trên các tiêu chuẩn này, hầu hết chất tải lạnh thông thường được sử dụng là: Nước Các chất tải lạnh tuần hoàn trước hết phải kể đến nước. Nước là chất tải lạnh lý tưởng vì nó đáp ứng hầu hết các yêu cầu nhưng nó có nhược điểm là điểm đông cao nên chỉ ứng dụng được cho nhiệt độ trên 0oC. Nước được sử dụng làm chất tải lạnh từ các nguồn khác nhau như nước sinh hoạt hoặc nước đã qua quá trình trao đổi ion. Nước sinh hoạt có ưu điểm là có sẵn và rẻ tiền tuy nhiên nó có chứa nhiều tạp chất gây ăn mòn các kim loại trong hệ thống làm lạnh.

Nước

Nước có thể ăn mòn các kim loại khác nhau trong hệ thống làm lạnh phụ thuộc vào thành phần hoá học của nước. Các ion clo và sulphát thường có mặt trong nước sinh hoạt và dễ gây ăn mòn. Hàm lượng ion can xi và magiê trong nước cũng cần được xem xét vì các ion này sẽ tạo cặn trên bề mặt truyền nhiệt và đường ống làm giảm khả năng truyền nhiệt và gây tắc ống dẫn.

Nước đã qua xử lý trao đổi ion là nước mà không chứa các ion như canxi, sắt, đồng, clo, brôm. Quá trình tách các tạp chất khoáng có hại và các muối và tạp chất6 khác có thể gây ăn mòn và tạo cặn trong hệ thống làm lạnh. Bởi vì so với nước sinh hoạt, nước trao đổi ion có trở kháng cao. Nước trao đổi ion là chất cách điện tốt. Tuy nhiên, khi tăng trở kháng của nước (loại bỏ các ion trong nước) thì cũng tăng đáng kể độ ăn mòn. Nước sau khi đã qua xử lý trao đổi ion có độ pH khoảng 7,0 nhưng sẽ nhanh chóng mang tính axit khi tiếp xúc với không khí. Khí CO2 trong không khí sẽ hoà tan vào trong nước tạo thành các ion ăn mòn và lúc đó nước sẽ nhanh chóng có độ pH khoảng 5,0 mang tính axit. Vì thế khi sử dụng nước càng tinh khiết cần thiết phải sử dụng các chất ức chế ăn mòn.

Dung dịch nước muối vô cơ

Nước muối là dung dịch của nước với một loại muối nào đó. Nhiệt độ đông đặc của nước muối phụ thuộc vào loại muối và nồng độ muối trong dung dịch. Trong kỹ thuật lạnh người ta hay sử dụng dung dịch muối ăn NaCl và muối CaCl2. Dung dịch muối ăn rẻ tiền, dễ kiếm nhất nhưng nhiệt độ đông đặc thấp nhất có thể chỉ là -21,2°C nên chỉ sử dụng được cho nhiệt độ đến -15°C. Nếu cần nhiệt độ thấp hơn phải sử dụng dung dịch muối CaCl2, nhiệt độ cùng tinh đạt -55°C ở nồng độ 29,9%. Ngoài ra còn có thể sử dụng các dung dịch muối khác như K2CO3 và MgCl2.

Tính chất chung của các muối là an toàn, không cháy nổ, không độc hại nhưng ăn mòn mạnh kim loại chế tạo máy. Tuy nhiên độ ăn mòn còn tuỳ thuộc vào loại dung dịch muối, và thành phần kim loại khác nhau. Chính vì vậy đối với từng ứng dụng cụ thể trong công nghiệp và có thể chọn dung dịch muối phù hợp.

Các hợp chất hữu cơ

Các hợp chất hữu cơ như metanol CH3OH, etanol C2H5OH, glycol, glyxerin được thêm vào nước với tỷ lệ lớn nhất có thể được sử dụng làm các chất tải lạnh ở các nhiệt độ khác nhau và có thể đạt được nhiệt độ đông đặc thấp hơn nhiều so với các dung dịch muối vô cơ. Tuy nhiên metanol CH3OH có độc tính cao nên không được ứng dụng được trong công nghiệp thực phẩm. Nhược điểm chính của etanol là nhiệt độ sôi thấp 78°C, áp suất hơi lớn, khi tạo dung dịch với nước làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch nước do đó dễ bay hơi và không an toàn cháy nổ. So với các rượu đơn chức, các glycol và glyxerin có nhiệt độ sôi cao, có tác dụng làm hạ điểm đông đặc của nước, cũng như làm tăng nhiệt độ sôi của hỗn hợp với nước.

Tính chất vật lý của một số hợp chất hữu cơ tạo dung dịch với nước làm chất tải lạnh.

Tính chất	Nước	Metanol	Etanol	Glyxerin	Etylen Glycol	Propylen Glycol
Khối lượng phân tử	18,106	32,04	46,07	92,09	62,07	76,09
Tỷ trọng ở 25°C	1,00	0,7924	0,7905	1,2636	1,110	1,032
Tỷ nhiệt, cal/g.°C	0,9976	0,600	0,581	0,577	0,574	0,600
Tỷ nhiệt, cal/g.°C	0,9976	0,600	0,581	0,577	0,574	0,600
Tỷ nhiệt, cal/g.°C	0,9976	0,600	0,581	0,577	0,574	0,600
Áp suất hơi ở 20°C, mmHg	17,535	96,1	44,1	0,00035	0,06	<0,1
Áp suất hơi ở 20°C, mmHg	17,535	96,1	44,1	0,00035	0,06	<0,1
Độ nhớt ở 25°C, cp	1,01	0,59	1,19	1,499	20,9	60,5