Cấu tạo của tủ lạnh và cách sửa chữa tủ lạnh

Trung tâm điện lạnh Quang Trung

Chuyên sửa chữa tủ lạnh tại Hà Nội

ĐT liên hệ: 04 62 926 925

Khái niệm về tủ lạnh và cấu tạo

Tủ lạnh gia đình là thiết bị hại thấp nhiệt độ trong tủ để bảo quản thức ăn, thực phẩm, thuốc men, rau quả hoặc làm nước đá trong gia đình.
Chất làm lạnh trong tủ giữ vai trò quan trọng và là phương tiện vận chuyển để tải nhiệt ở trong tủ ra bên ngoài tủ.
Hệ thống lạnh của tủ lạnh phải có hai phần trao đổi nhiệt: bộ phận thu nhiệt trong tủ (dàn lạnh) và bộ phận toả nhiệt ở bên ngoài tủ (dàn nóng).
Vỏ tủ lạnh được chế tạo thành hai lớp, giữa hai lớp có đệm chất cách nhiệt để hạn chế trao đổi nhiệt giữa trong và ngoài tủ.
Theo nguyên tắc thu nhiệt và toả nhiệt, tủ lạnh chia thành 3 loại:
- Loại nén khí, 
- Loại hấp thụ, 
- Loại cặp nhiệt điện.

 Nguyên lý làm việc

Hoạt động của hệ thống làm lạnh được chỉ ra như ở hình 2-3.
- Trong dàn bay hơi 1, môi chất lạnh lỏng sôi ở áp suất thấp (từ 0 đến 1 at - áp suất dư) và nhiệt độ thấp (từ -29 đến -130C) để thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh, sau đó được máy nén 2 hút về và nén lên áp suất cao đẩy vào dàn ngưng tụ 3. Tuỳ theo nhiệt độ môi trường, áp suất ngưng tụ có thể từ 7 đến 11 at, tương ứng với nhiệt độ ngưng tụ là 330C đến 500C. Nhiệt độ ngưng tụ thường lớn hơn nhiệt độ không khí bên ngoài từ 15 đến 170C trong điều kiện dàn ngưng không có quạt gió.
- Ở dàn ngưng, môi chất thải nhiệt cho không khí làm mát và ngưng tụ lại, sau đó đi qua ống mao (van tiết lưu) để trở lại dàn bay hơi, thực hiện vòng tuần hoàn kín: nén - hoá lỏng - bay hơi.
Vì ống mao có tiết diện rất nhỏ và chiều dài lớn nên có khả năng duy trì sự chênh lệch áp suất cần thiết giữa dàn ngưng tụ và dàn bay hơi, giống như van tiết lưu. Lượng môi chất lỏng phun qua ống mao cũng phù hợp với năng suất nén của máy nén.

Nguyên lý hoạt động như sau:

- Dùng hai chất bán dẫn: một chất bán dẫn có tính dẫn điện là điện tử (-) và một chất bán dẫn có tính dẫn điện là lỗ trống (+), chúng được nối với nhau bằng thanh đồng (hình 2-1), chúng tạo thành cặp nhiệt điện. Nếu cho dòng điện đi từ tấm bán dẫn (-) sang tấm bán dẫn (+) thì đầu nối giữa hai tấm bán dẫn hấp thụ nhiệt (lạnh đi), còn đầu kia toả nhiệt. Lượng nhiệt mà đầu lạnh hấp thụ được Qt được xác định theo công thức:
Qt = (1 - 2)IT1 (3-1) 
Trong đó: 1, 2 - hệ số Peltier
I - cường độ dòng điện đi qua cặp nhiệt điện
T1 - nhiệt độ đầu lạnh.
Áp dụng hiện tượng này, có thể ghép nhiều cặp bán dẫn khác loại với nhau, đưa tất cả các đầu lạnh về một phía (dàn lạnh), các đầu nóng về một phía (dàn nóng) để chế tạo thành tủ lạnh.
Ưu điểm: không gây tiếng ồn, gọn nhẹ, dễ mang xách vận chuyển, không có môi chất lạnh, có thể chuyển từ tủ lạnh sang tủ nóng dễ dàng (thay đổi cách đấu điện), tiện lợi cho du lịch vì dùng điện ăcquy.
Nhược điểm: hệ số lạnh thấp, tiêu tốn điện năng cao, giá thành cao, không có khả năng trữ lạnh. 
Các máy lạnh (tủ lạnh) nhiệt điện và hấp thụ còn ít được sử dụng ở nước ta.
Dàn bay hơi
Quạt dàn bay hơi
Gioăng cửa cao su
Bộ nhiệt phá băng
Điều chỉnh nhiệt độ
Máng chứa ẩm ướt
Núm điều chỉnh thời gian tan băng
Dàn ngưng
Lốc máy
Quạt dàn ngưng
Đường môi chất lỏng

 Máy nén của tủ lạnh gia đình

a) Nhiệm vụ của máy nén

Hút hết môi chất lạnh tạo ra ở dàn bay hơi, đồng thời duy trì áp suất cần thiết cho sự bay hơi ở nhiệt độ thấp.
Nén môi chất ở trạng thái hơi từ áp suất bay hơi tới áp suất ngưng tụ và đẩy vào dàn ngưng.
Phải đủ năng suất, khối lượng, lưu lượng môi chất qua máy nén, phù hợp với tải nhiệt của dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.

b) Yêu cầu của máy nén

Làm việc chắc chắn, ổn định, có tuổi thọ caovà độ tin cậy cao, có khả năng sản xuất hàng loạt.
Hiệu suất làm việc cao.
Khi làm việc không rung, không ồn.

c) Phân loại máy nén

Máy nén tủ lạnh gia đình chủ yếu là loại máy nén pittông 1 hoặc 2 xilanh. Ngoài ra còn máy nén rôto nhưng chủ yếu sử dụng trong máy điều hoà nhiệt độ, hiếm thấy trong tủ lạnh gia đình.

d) Nguyên lý làm việc

Máy nén pittông dùng cơ cấu tay quay thanh truyền biến chuyển động quay của động cơ điện thành chuyển động tịnh tiến qua lại của pittông. 
Hình 2-4 là sơ đồ máy nén pittông có cơ cấu tay quay thanh truyền.
Máy nén pittông làm việc như sau: Pittông chuyển động lên xuống trong xilanh. Khi pittông di chuyển từ trên xuống dưới, áp suất trong khoang hút giảm, clapê hút tự động mở ra do chênh lệch áp suất, máy nén thực hiện quá trình hút. Khi pittông đạt điểm chết dưới, quá trình hút kết thúc, pittông đổi hướng chuyển động lên trên thực hiện quá trình nén. Khi áp suất trong xilanh cao hơn áp suất trong khoang đẩy, clapê đẩy tự động mở ra cho môi chất đi vào khoang đẩy. Quá trình đẩy hơi môi chất kết thúc khi xilanh đạt điểm chết trên. Quá trình hút và nén lại lặp lại. 
Ưu điểm của máy nén kiểu pittông: công nghệ gia công đơn giản, dễ bôi trơn, có thể đạt tỉ số nén pittông n = Pk/P0 ≈ 10 với một cấp nén, trong đó Pk là áp suất trên dàn ngưng, P0 là áp suất sau ống mao dẫn (dàn bay hơi)
Nhược điểm của máy nén pittông: có nhiều chi tiết và cặp ma sát nên dễ bị mài mòn. 
Máy nén pittông ứng dụng rộng rãi trong tủ lạnh gia đình và cả máy lạnh có công suất lớn.
1- Xi lanh;
2- Clapê hút;
3- Tấm phẳng đặt van;
4- Clapê đẩy;
5- Nắp xilanh;
6- Píttông;
7- Chốt; 
8- Thanh truyền;
9- Khuỷu;
10- Gối đỡ trục

Môi chất lạnh và dầu bôi trơn

Tủ lạnh gia đình thường dùng khí freôn 12 (R12) - CCl2F2. R12 là khí không màu, có mùi thơm rất nhẹ, không độc ở nồng độ thấp. R12 chỉ độc khi nồng độ trong không khí lớn hơn 20% thể tích. Ở áp suất khí quyển 1 at, R12 sôi ở nhiệt độ -29,80C và đông thành đá ở -1550C.
R12 hầu như không tác dụng với bất kì một kim loại nào, không dẫn điện, khả năng rò rỉ qua các lỗ nhỏ trong kim loại cao hơn không khí nhiều. R12 có khả năng hoà tan các hợp chất hữu cơ và nhiều loại sơn, do đó dây quấn động cơ điện phải dùng loại sơn cách điện đặc biệt, không hoà tan trong R12.
R12 không hoà tan trong nước, lượng nước cho phép trong tủ lạnh gia đình không quá 0,0006% theo khối lượng.
Ở điều kiện bình thường, R12 không độc, không ảnh hưởng gì tới chất lượng thực phẩm, nhưng ở nhiệt độ cao hơn 4000C, R12 tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa sẽ bị phân huỷ thành hydrôclorua và hydrôflorua rất độc. 
R12 hoá lỏng và dầu bôi trơn hoà tan vào nhau không có giới hạn, nhưng hơi R12 và dầu bôi trơn hoà tan vào nhau có giới hạn. Khi R12 hoà tan trong dầu bôi trơn, độ nhớt của dầu giảm xuống. Khi áp suất và nhiệt độ giảm thì độ hoà tan của hơi R12 trong dầu tăng.
Dầu bôi trơn trong máy nén và động cơ của tủ lạnh gia đình không thể thay thế, bổ xung định kì được. Dầu bôi trơn làm việc trong điều kiện R12 hoà tan nên phải thoả mãn các yêu cầu đặc biệt: độ ổn định và độ nhớt cao, độ ẩm thấp, nhiệt độ đông đặc độ làm đục thấp. Độ ổn định của dầu bôi trơn là khả năng chống ôxy hoá của dầu, đây là yêu cầu đặc biệt quan trọng.
Dầu bôi trơn khô hút ẩm mạnh và dễ dàng hấp thụ nước trong không khí, do đó khi bảo quản, vận chuyển dầu phải chứa trong thùng kín. Trước khi cho dầu vào tủ lạnh cần phải sấy dầu và kiểm tra kĩ đúng loại dầu sử dụng.

 Dàn ngưng

a) Định nghĩa, nhiệm vụ

Định nghĩa: Dàn ngưng là thiết bị trao đổi nhiệt giữa một bên là môi chất lạnh ngưng tụ và một bên là môi trường làm mát (nước hoặc không khí).
Nhiệm vụ: thải nhiệt của môi chất ra ngoài môi trường xung quanh. Lượng nhiệt thải qua dàn ngưng đúng bằng nhiệt lượng mà dàn bay hơi thu ở trong tủ (để làm lạnh) cộng với điện năng tiêu tốn cho máy nén. 

b) Phân loại

Có thể phân loại dàn ngưng theo cấu tạo và môi trường làm mát:
Bình ngưng làm mát bằng nước: môi trường làm mát là nước.
Dàn ngưng không khí đối lưu tự nhiên (không có quạt) và đối lưu cưỡng bức (có quạt): môi trường làm mát bằng không khí.
Dàn ngưng tưới (còn gọi là thiết bị ngưng tụ bay hơi nước): môi trường làm mát kết hợp nước và không khí.
Tủ lạnh gia đình đa số có dàn ngưng không khí đối lưu tự nhiên. Một số ít tủ lạnh gia đình và tủ lạnh thương nghiệp có dàn ngưng không khí cưỡng bức.

c) Yêu cầu đối với dàn ngưng

Phải có khả năng toả nhiệt phù hợp với năng suất lạnh của máy nén; 
Bề mặt trao đổi nhiệt phải đủ và tốt;
Sự tiếp xúc giữa cánh tản nhiệt và ống phải tốt;
Chịu được áp suất và nhiệt độ cao, không bị ăn mòn;
Tuần hoàn không khí phải tốt;
Công nghệ chế tạo đơn giản, bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng, giá thành hạ.

d) Vị trí lắp đặt

Dàn ngưng đầu vào được lắp vào đầu đẩy của máy nén, đầu kia (đầu môi chất lỏng ra) được lắp vào phin sấy lọc trước khi nối với ống mao.
Dàn ngưng được bố trí sau tủ lạnh (hình 2- 6), một số còn thêm một phần đặt dưới đáy tủ. Dàn ngưng được bố trí sao cho việc đối lưu không khí là tốt nhất để tủ thải nhiệt được dễ dàng.

e) Cấu tạo của dàn ngưng

Dàn ngưng của tủ lạnh nén hơi có:
Dàn ngưng bằng dàn ống thép (hoặc ống đồng),
Dàn ngưng bằng nhôm tấm.
Dàn ngưng bằng ống thép gồm:
Ống thép có đường kính cỡ Φ5
Cánh tản nhiệt làm bằng dây thép cỡ Φ1,2 ÷ 2. 
Môi chất đi từ trên xuống, không khí đối lưu tự nhiên đi từ dưới dàn ngưng lên, thực hiện trao đổi nhiệt ngược dòng 
Dàn ống của dàn ngưng có thể bố trí nằm ngang , cũng có thể bố trí thẳng đứng. 
Cánh tản nhiệt của dàn ngưng cũng có thể bằng tấm thép liền hoặc có dập thêm các khe hở để tạo sự đối lưu không khí tốt hơn. 
Dàn ngưng bằng nhôm tấm: được tạo từ hai lá nhôm dày 1,5 mm, cán dính vào nhau, ở giữa có các rãnh cho môi chất lưu thông thay cho các ống. Khoảng giữa các rãnh có dập các khe gió để nâng cao khả năng đối lưu không khí qua dàn. 
Do hệ số truyền nhiệt của lá nhôm lớn và do tạo được bề mặt trao đổi nhiệt lớn nên loại dàn ngưng này gọn nhẹ hơn các loại dàn ngưng khác.
Một số loại dàn ngưng trong tủ lạnh gia đình

 Dàn bay hơi 

a) Vị trí lắp đặt dàn bay hơi

Dàn bay hơi được lắp sau ống mao hoặc van tiết lưu (theo chiều chuyển động của môi chất lạnh) và trước máy nén trong hệ thống lạnh.
Trong tủ lạnh, dàn bay hơi được lắp ở phía trên bên trong tủ (hình 2-2) và được sử dụng như một ngăn bảo quản lạnh đông thực phẩm và để làm nước đá.

b) Cấu tạo dàn bay hơi

Dàn bay hơi phổ biến là kiểu tấm có bố trí các rãnh cho môi chất lạnh tuần hoàn. Không khí bên ngoài đối lưu tự nhiên, vật liệu là thép không gỉ hoặc nhôm. 
Dàn bay hơi kiểu tấm bằng nhôm được chế tạo giống như dàn ngưng kiểu tấm bằng nhôm.
Dàn bay hơi bằng tấm nhôm có ưu điểm: Chế tạo dễ dàng, giá thành rẻ, hệ số truyền nhiệt lớn, việc bố trí các rãnh môi chất rất dễ dàng và đa dạng. Dàn bay hơi bằng tấm nhôm cho khả năng tăng dung tích của ngăn đông và dễ dàng bố trí dàn trong tủ lạnh.
Nhược điểm của dàn nhôm: dễ han gỉ, đặc biệt là các mối nối đồng - nhôm giữa dàn bay hơi với ống mao cũng như với ống hút máy nén. Cần bảo vệ đầu nối không bị thấm ướt để chống ăn mòn điện phân, phá huỷ phần nhôm. 
Dàn bay hơi bằng thép không gỉ: Các tấm thép không gỉ được dập rãnh trước, sau đó ghép vào nhau và hàn kín chung quanh, chỉ chừa hai lỗ để nối ống mao và ống hút. Ở giữa người ta hàn chấm từng đoạn, vì giữa các rãnh không yêu cầu kín hoàn toàn.
Cũng có loại dàn bay hơi làm bằng ống đồng hoặc ống nhôm có bố trí cánh, nhưng loại này ít sử dụng.
Cấu tạo một số loại dàn bay hơi 

c) Một số hư hỏng của dàn bay hơi và cách khắc phục

Dàn bay hưoi bị thủng, xì. Phát hiện chỗ thủng, xì bằng cách tìm vết dầu loang, bằng xà phòng (khi tủ không chạy) hoặc phải tháo dàn ra để bơm khí đến 10 ÷ 12at và nhúng vào bể nước.
Nguyên nhân: có thể do dùng các vật sắc như dao, tuốc nơ vit để lấy đá và thực phẩm đông lạnh trên dàn, do dàn bị han gỉ từ bên ngoài hoặc từ bên trong.
Có hai phương pháp khắc phục: 
- Dùng keo êpôxi hai thành phần phủ lên chỗ bị thủng,
- Hàn lại bằng hàn hơi. 
Khi dùng keo êpôxi phải đánh sạch bề mặt, hoà trộn cẩn thận hai thành phần keo rồi phủ lên vị trí thủng, sau đó có thể kiểm tra bằng khí nén. Phương pháp dùng keo đơn giản, không làm hỏng lớp phủ bảo vệ của các vị trí xung quanh. 
Phương pháp hàn có độ bền cao nhưng ngọn lửa hàn làm cháy lớp bảo vệ bề mặt trên dàn nhôm, gây nội lực do dãn nở nhiệt không đều, dễ làm dàn thủng lại.

Dàn bay hơi bị mục. Khi dàn thủng nhiều chỗ (trên 5 lỗ) có thể coi là dàn đã mục, cần phải thay dàn mới. 

 Bộ phận tiết lưu

a) Nhiệm vụ

Hạ áp suất của dòng môi chất lỏng từ áp suất ngưng tụ ở dàn ngưng tụ xuống áp suất thấp ở dàn bay hơi tương ứng với nhiệt độ sôi cần thiết.
Cung cấp và điều chỉnh đủ lượng môi chất lỏng cho dàn bay hơi, phù hợp với tải nhiệt của dàn.
Duy trì áp suất bay hơi ổn định và sự chên lệch áp suất giữa dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.
b) Vị trí lắp đặt
Bộ phận tiết lưu được bố trí giữa dàn bay hơi và dàn ngưng tụ. Nếu có phin lọc, phin sấy, van điện từ thì thứ tự các thiết bị theo chiều chuyển động môi chất như sau: dàn ngưng, phin lọc, phin sấy, van điện từ, thiết bị tiết lưu, dàn bay hơi.

c) Phân loại

Có ba loại thiết bị tiết lưu chính thường được sử dụng trong hệ thống lạnh:
1. Van tiết lưu điều chỉnh bằng tay;
2. Van tiết lưu tự động nhờ sự quá nhiệt hơi hút về máy nén, gọi tắt là van tiết lưu nhiệt, thường được sử dụng trong các hệ thống lạnh lớn và trung bình. Van tiết lưu nhiệt cũng sử dụng cho cả các hệ thống lạnh nhỏ như một số tủ lạnh thương nghiệp và máy điều hoà nhiệt độ.
3. Ống mao (còn gọi là ống kapilê, cáp phun) là dạng thiết bị tiết lưu cố định. 
Tủ lạnh gia đình hầu như chỉ sử dụng ống mao. Ống mao còn được sử dụng cho máy điều hoà cửa sổ, máy hút ẩm nhỏ...

 Ống mao

Ống mao dùng để hạ áp suất của dòng môi chất lỏng lạnh từ áp suất ngưng tụ ở dàn ngưng xuống áp suất thấp ở dàn bay hơi tương ứng với nhiệt độ sôi cần thiết.
Yêu cầu ống mao là: cung cấp và điều chỉnh đủ lượng môi chất lỏng cho dàn bay hơi, phù hợp với tải nhiệt của dàn bay hơi; duy trì áp suất bay hơi ổn định và sự chênh lệch áp suất giữa dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.
Nếu có phin lọc, thứ tự lắp đặt các thiết bị theo chiều chuyển động của môi chất như sau: dàn ngưng, phin lọc, ống mao, dàn bay hơi.
Cấu tạo ống mao
Ống mao còn gọi là ống capilê có cấu tạo đơn giản, là đoạn ống có đường kính rất nhỏ, từ 0,5 ÷ 2 mm và chiều dài từ 0,5 đến 5 m, được đặt trên đoạn giữa dàn ngưng tụ và dàn bay hơi (hình 2-10).
Ưu điểm: đơn giản, không có chi tiết chuyển động nên làm việc đảm bảo, độ tin cậy cao, không cần bình chứa. Sau khi máy nén ngừng làm việc vài phút, áp suất sẽ cân bằng giữa đầu đẩy và đầu hút nên động cơ điện khởi động dễ dàng.
Nhược điểm: dễ tắc bẩn, tắc ẩm, khó xác định độ dài ống, không tự điều chỉnh được theo các chế độ làm việc khác nhau, cho nên chỉ sử dụng cho các hệ thống lạnh có công suất nhỏ.
2.1.11. Động cơ điện
Động cơ truyền động cho máy nén trong tủ lạnh thường là động cơ điện. Động cơ điện này và máy nén được đặt trong một vỏ chung gọi là lốc (blốc) của tủ lạnh.
Yêu cầu đối với động cơ điện: 
vật liệu cách điện của dây quấn và vật liệu phụ không phản ứng hoá học với môi chất frêôn R12, với dầu bôi trơn vì trong quá trình làm việc động cơ được ngâm trong môi chất và dầu.
Cách điện của dây quấn động cơ phải chịu được nhiệt độ cao, khi động cơ, máy nén làm việc nhiệt độ có thể lên đến 1000C. 
Động cơ cần có kết cấu gọn, đơn giản, độ bền cao, tuổi thọ động cơ từ 15 ÷ 20 năm, động cơ phải thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau của máy nén, có mômen mở máy đủ lớn, dòng điện khởi động không quá lớn.
Động cơ dùng cho tủ lạnh gia đình là động cơ điện không đồng bộ một pha rôto lồng sóc. 

 Thiết bị điều chỉnh nhiệt độ (Rơle nhiệt - thermostat)

Nhiệm vụ: điều chỉnh khống chế và duy trì nhiệt độ cần thiết trong buồng lạnh, ngăn đông hoặc nhiệt độ trong phòng.
Yêu cầu: thiết bị điều chỉnh nhiệt độ phải đơn giản, làm việc chắc chắn, tin cậy, giá thành hạ. 
Nguyên tắc làm việc: Rơle đóng, ngắt mạch tự động nhờ tín hiệu nhiệt độ buồng lạnh. Khi đạt nhiệt độ yêu cầu nó ngắt mạch của động cơ, khi nhiệt độ tăng quá mức cho phép nó đóng mạch điện cho hệ thống lạnh làm việc.

a) Nguyên tắc cấu tạo của rơle nhiệt

Gồm một đầu cảm nhiệt 1 chứa môi chất dễ bay hơi để lấy tín hiệu nhiệt độ buồng lạnh biến thành tín hiệu áp suất.
Hộp xếp 3 dùng để chuyển tín hiệu áp suất ra độ giãn nở cơ học của hộp xếp, giữa hộp xếp và đầu cảm nhiệt có ống dẫn 5.
Cơ cấu đòn bẩy để biến độ giãn nở cơ học của hộp xếp ra động tác đóng ngắt tiếp điểm 2 một cách dứt khoát.
Hệ thống lò xo 4 và vít điều chỉnh 6 để điều chỉnh nhiệt độ từ chế độ ít lạnh nhất đến lạnh nhất.

b) Hoạt động

Khi nhiệt độ buồng lạnh giảm xuống dưới mức yêu cầu, áp suất trong đầu cảm nhiệt và trong hộp xếp giảm đến mức cơ cấu lật bật xuống dưới ngắt tiếp điểm, máy lạnh ngừng chạy.
Nhiệt độ buồng lạnh dần dần nóng lên, áp suất trong hộp xếp tăng lên, hộp xếp dãn dần lên. Khi nhiệt độ tăng quá mức cho phép cũng là lúc hộp xếp đẩy cơ cấu lật lên phía trên đóng mạch cho máy lạnh hoạt động trở lại.
Trong tủ lạnh gia đình, đầu cảm nhiệt được cố định trực tiếp hoặc gián tiếp lên thành dàn bay hơi, nó phản ứng theo nhiệt độ của dàn bay hơi. 

c) Các hư hỏng thường gặp và phương pháp khắc phục

Mọi sự cố hỏng hóc xin quý khách hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và sửa chữa nhanh chóng

ĐT liên hệ: 0987 759 529