Nguyên lý hoạt động của máy lạnh

Máy lạnh là một thiết bị quen thuộc với nhiều người. Chỉ cần bấm nút, chúng ta sẽ có ngay không khí mát lạnh dù cho ngoài trời có nóng bức thế nào. Đã bao giờ bạn thắc mắc: làm thế nào mà chiếc máy lạnh tạo ra luồng gió lạnh thần bí kia. Hãy cùng tìm hiểu các nguyên lý hoạt động của máy lạnh trong nhà nhé.

Lý thuyết nguyên lý hoạt động của máy lạnh

Về mặt lý thuyết, nguyên lý hoạt động của máy lạnh đã được dạy trong chương trình vật lý phổ thông. Máy lạnh thông thường hoạt động dựa trên 2 quy luật: Quy luật truyền nhiệt và quy luật đẳng tích. Dành cho những ai chưa học hoặc đã quên, hai quy luật trên phát biểu như sau:

+ Quy luật truyền nhiệt: Nhiệt độ luôn truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

+ Quy luật đẳng tích: Nếu một chất khí nhất định không thay đổi về thể tích thì nhiệt độ của chất khí đó tỉ lệ thuận với áp suất của nó.

Chân dung Jacques Charles
Jacques Charles – người tìm ra định luật đẳng tích

Chiếc máy lạnh đã áp dụng tài tình hai quy luật trên. Đầu tiên, không khí trong máy lạnh sẽ được nén lại với áp suất cao. Như vậy không khí đó sẽ trở nên nóng hơn (quy luật đẳng tích). Sau đó, tỏa nhiệt ra môi trường và nguội đi bằng với nhiệt độ môi trường (quy luật truyền nhiệt). Sau đó, không khí này sẽ được chuyển đến nơi cần làm lạnh và được làm giảm áp suất. Nhiệt độ không khí tỉ lệ thuận với áp suất nên khối khí sẽ lạnh đi khi mức áp suất bị giảm (quy luật đẳng tích). Khối khí lạnh này sẽ hấp thu nhiệt độ xung quanh để cân bằng (quy luật truyền nhiệt).

Chỉ cần đơn giản như vậy đã có thể làm lạnh bất cứ khu vực nào mong muốn. Sự kết hợp hai quy luật đơn giản này đã trở thành xương sống không chỉ với máy lạnh mà là hầu như toàn bộ các thiết bị điện lạnh trên thế giới.

Từ lý thuyết đến chiếc máy lạnh thực tế

Lý thuyết trên thì khá đơn giản và dễ hiểu. Cả hai lý thuyết đều được phát hiện ra từ rất lâu. Tuy nhiên, phải đến đầu thế kỷ hai mươi thì chiếc máy lạnh đầu tiên mới được chế tạo. Từ lý thuyết đến thực tế không bao giờ là con đường dễ dàng. Nhất là khi phải kết hợp hai lý thuyết với nhau.

Để biến lý thuyết thành thực tế, chúng ta cần các thiết bị sau: 1 ống kim loại truyền nhiệt tốt và chịu được áp suất cao, 1 máy nén khí, 1 van tiết lưu, 2 quạt thông gió.

Về cấu trúc, ống kim loại sẽ được nối với máy nén khí và van tiết lưu thành một vòng tròn hoàn toàn khép kín. 2 quạt thông gió sẽ được đặt ở các vị trí tương ứng với dàn nóng và dàn lạnh nhằm tăng tốc quá trình truyền nhiệt.

Nguyên lý hoạt động của máy lạnh
Cấu trúc đơn giản của hệ thống máy lạnh

Đầu tiên, không khí trong đường ống sẽ được nén lại thành áp suất cao nhờ máy nén. Sau đó nó được chuyển đến một vị trí làm mát (dàn nóng). Quạt thông gió ở vị trí này sẽ giúp quá trình tỏa nhiệt diễn ra nhanh chóng hơn. Không khí sau khi nguội sẽ được chuyển tới van tiết lưu. Ở đây nó sẽ bị giảm áp suất và trở nên lạnh đi. Không khí lạnh này sẽ chuyển đến chỗ cần được làm lạnh (dàn lạnh). Ở đây nó sẽ hấp thu nhiệt độ của môi trường. Quạt thông gió sẽ giúp việc hấp thu nhiệt được nhanh và dễ dàng hơn.

Như bạn thấy, cấu trúc đơn giản trên đã biến lý thuyết trở thành thực tế. Từ đó, chiếc máy lạnh thân thuộc với chúng ta đã ra đời.

Những cải tiến đáng kể của máy lạnh

Được phát minh ra lần đầu tiên vào năm 1902, chiếc máy lạnh khi đó là một thiết bị công kềnh, hoạt động chậm chạp, ồn ào và tốn điện. Để nó trở nên phổ biến và thân thuộc hơi với mọi người, các kỹ sư đã thay thế, cải tiến nhiều bộ phận của máy lạnh. Các thay thế đáng kể đến như:

+ Thay khí trong ống dẫn từ không khí thành một loại ga làm lạnh đặc hiệu. Loại ga này có thể hạ nhiệt xuống thấp mà không hóa lỏng, truyền dẫn nhiệt nhanh hơn. Thậm chí, vài loại ga đã bị thay thế bằng loại khác vì các vấn đề về sức khỏe và môi trường.

+ Thay đổi máy nén và van điều áp bằng những thiết kế mới mạnh hơn, nhỏ gọn hơn, vận hành êm áp và nhanh chóng hơn.

Máy lạnh đã có nhiều thanh đổi đáng kể
Máy lạnh ngày nay có nhiều thay đổi đáng kể để phù hợp hơn với nhu cầu của con người

+ Thay đổi đường ống dẫn khí nhỏ hơn, bền hơn, áp dụng cấu trúc mới cho phép trao đổi nhiệt diễn ra nhanh và hiệu quả hơn.

+ Ứng dụng các công nghệ điện tử để vận hành, điều khiển máy lạnh trực tiếp cũng như từ xa.

+ Tạo nên các hệ thống trao đổi nhiệt mới để kết hợp nhiều dàn lạnh với một dàn nóng duy nhất (hệ thống máy lạnh multi), giúp tiết kiệm không gian và tăng cường hiệu suất.

Xem các dòng máy lạnh Multi mới nhất: Máy lạnh Multi Sapho

+ Nhiều thay đổi về ngoại hình, cách lắp đặt để máy lạnh trông đẹp, phù hợp hơn với thẩm mỹ của căn phòng.

Nguyên lý hoạt động của máy lạnh đơn giản chỉ có như vậy. Mong rằng bạn đã có được câu trả lời thỏa đáng.

Bài viết liên quan

Bình luận bài viết (0 bình luận)