Vào đây tải về
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT LẠNH
Đã mấy ngàn năm trôi qua, từ khi con người còn chưa đạt được những thành tựu lớn về khoa học, chúng ta đã biết sử dụng lửa vào việc sưởi ấm vào mùa đông và cũng biết sử dụng băng, tuyết vào việc giữ gìn, bảo quản thực phẩm. Cách đây khoảng hơn 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết cách trộn muối với nước hoặc nước đá để tạo ra nhiệt độ thấp hơn.
Vào năm 1761-1764, giáo sư Black đã tìm ra nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt ẩn nóng chảy. Từ đó mà con người đã biết làm lạnh bằng cách cho bay hơi chất lỏng ở áp suất thấp.
Đến thế kỉ XIX, thì kỹ thuật lạnh mới thật sự phát triển mạnh mẽ. Năm 1810, máy lạnh hấp thụ chu kì với cặp môi chất H2O/H2SO4 đầu tiên do Leslie [Pháp] đưa ra. Đến giữa thế kỉ XIX nó được phát triển rầm rộ nhờ vào kĩ sư Carré [Pháp] với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh hấp thụ chu kì và liên tục với các cặp môi chất khác nhau.
Năm 1873, Van der Waals công bố phương trình trạng thái, cùng lúc đó nhà bác học Pháp là Charler Tellier trình bày luận án ở Viện hàn lâm Pháp về việc dùng lạnh để bảo quản thịt, ông là người được cả thế giới xem như là ông tổ ngành lạnh.
Năm 1898, Dewar hoá lỏng được H2 và Linde hoá lỏng O2, N2 và tách bằng chưng cất. Đến cuối thế kỉ XIX, với hàng loạt cải tiến của Linde với việc sử dụng môi chất NH3 cho máy lạnh nén hơi, làm cho máy lạnh nén hơi được sử dụng phổ biến ở nhiều nơi.
Năm 1904: Mollier xây dựng đồ thị i – s và logP – i.
Năm 1930, sự kiện quan trọng phát triển kĩ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng môi chất lạnh Freon ở Mĩ. Môi chất lạnh Freon là hợp chất hữu cơ hydro cacbua no hoặc không no như metal [CH4] hoặc etan [C2H6]…, được thay thế một phần hoặc toàn bộ các nguyên tử hydro bằng các nguyên tử halogen như Clo [Cl], Flo [F] hoặc Brom [Br].
1.1.2. Ứng dụng của kỹ thuật lạnh.
Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm: Đây là lãnh vực quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh, nhằm đảm bảo cho các thực phẩm: rau, quả, thịt, cá, sữa, …không bị phân hủy [thối rữa] do vi khuẩn gây ra. Đặc biệt những nước có thời tiết nóng và ẩm như nước ta thì quá trình phân hủy [thối rữa] sẽ diễn ra càng nhanh. Vì thế việc áp dụng kỹ thuật lạnh vào việc bảo quản thực phẩm là hết sức cần thiết.
Ứng dụng kỹ thuật lạnh trong thể dục thể thao: Nhờ có kỹ thuật lạnh mà người ta có thể tạo ra sân trượt băng, đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân tạo cho các vận động viên luyện tập hoặc cho các đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ không khí còn rất cao, hoặc có thể để sưởi ấm bể bơi.
Ứng dụng kỹ thuật lạnh trong công nghiệp hoá chất: Những ứng dụng quan trọng nhất trong công nghiệp hoá chất là sự hoá lỏng khí bao gồm hoá lỏng các chất khí là sản phẩm của công nghiệp hoá chất như: Cl2 , NH3 , CO2 , SO3 , HCl và các loại khí đốt khác. Người ta thường dùng kỹ thuật lạnh để cô đặc nước quả, rượu nho, nhằm làm tăng hiệu suất ép nước rau, quả.
Ứng dụng kỹ thuật lạnh trong ngành Công nghiệp: Luyện kim, Chế tạo máy, Y học, Dược phẩm, ngành Vải sợi, Cao su nhân tạo.
Ứng dụng trong Nông nghiệp: nhằm bảo quản giống, lai tạo giống, điều hoà khí hậu cho các trại chăn nuôi trồng trọt, bảo quản và chế biến cá, nông sản thực phẩm.
Ứng dụng trong ngành Y học: Trong y tế người ta ứng dụng lạnh để bảo quản thuốc và các phẩm vật y tế… kỹ thuật lạnh được sử dụng trong y tế ngày càng nhiều và càng đem lại những hiệu quả hết sức to lớn. Phần lớn những loại thuốc quí, hiếm đều cần được bảo quản lạnh ở nhiệt độ thích hợp: như các loại vacxine, kháng sinh, gây mê….
Ứng dụng trong đời sống: Sản xuất nước đá và dùng nước đá cho việc trữ lạnh khi vận chuyển, bảo quản nông sản, thực phẩm, cho chế biến thuỷ sản và cho sinh hoạt của con người, nhất là ở các vùng nhiệt đới để làm mát và giải khát.
Lịch sử sáng tạo và phát triển của máy điều hoà
Máy điều hoà hiện nay đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới. Đặc biệt ở Việt Nam, do là một nước nhiệt đới nên nhu cầu sử dụng máy điều hoà không khí rất cao. Hiện nay các thương hiệu máy điều hoà nổi tiếng đã có mặt trên thị trường Việt Nam và càng ngày có nhiều công nghệ cải tiến để phục vụ nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Để hiểu rõ hơn về sản phẩm điện gia dụng này sẽ điểm lại lịch sử hình thành và phát triển của chiếc máy điều hoà ngày nay.
Để có được công nghệ như ngày nay, máy điều hoà trải qua nhiều gia đoạn hình thành và phát triển
Những mô hình làm mát đầu tiên
Người Ai Cập cổ đại đã biết chế tạo ra mô hình làm mát để phục vụ cho chính mình. Mô hình đơn giản nhất được người Ai Cập chế tạo ra đó là treo lau sậy trên những cửa sổ rồi phun nước lên. Mục đích của mô hình này là khi gió thổi vào sẽ đi qua mô hình và mang theo hơi nước vào phòng, giữ ẩm và làm mát cho không khí bên trong. Biện pháp này giúp người Ai Cập cổ giảm bớt đi cái nóng từ sa mạc nơi họ sinh sống.
Mô hình làm mát của người Ai Cập trên các hình vẽ trên tường
Một cách làm mát khác của người La Mã cổ đại chính là họ bao quanh tường nhà hệ thống ống nước, khi nước lưu thông sẽ làm mát ngôi nhà. Làm mát bằng nước cũng được người Ba Tư thời trung cổ áp dụng. Hệ thống của họ bao gồm tháp gió và các bể chứa nhiều nước giúp làm mát không khí trong nhà.
Những nhà khoa học là “cha đẻ” của máy điều hoà không khí
Thế kỷ 17, nhà phát minh Cornelis Drebble đã nghĩ ra cách làm mát không khí bằng cách cho thêm muối vào nước. Hệ thống “biến mùa hè thành mùa đông” của ông đã được giới thiệu cho nhà vua nước Anh lúc bấy giờ.
Nhà phát minh Cornelis Drebble [1572-1633]
Năm 1758, nhà phát minh John Hadley đã nghiên cứu và phát hiện ra mối liên hệ giữa sự bay hơi của chất lỏng và quá trình làm lạnh không khí.
Nhà phát minh John Hadley [1731-1764]
Năm 1820, nhà hoá học người Anh Michael Faraday đã thành công khi cho nén và hoá lỏng khí amoniac. Ông nghiên cứu được rằng khi bay hơi, khí amoniac có khả năng làm lạnh không khí xung quanh. Đó là cơ sở đầu tiên để năm 1842 bác sĩ người Scotland John Gorrie [1803-1855] tạo nên cỗ máy tạo băng làm mát cho cả một toà nhà lớn.
Nhà hóa học, vật lý và phát minh người Anh, Michael Faraday [1791-1867]
Bác sĩ người Scotland John Gorrie [1803-1855]
Tuy nhiên sau đó mô hình tạo băng của bác sĩ John Gorrie không được ủng hộ
Năm 1851, kỹ sư James Harrison chế tạo thành công cỗ máy làm nước đá đầu tiên. Năm 1854 cỗ máy này chính thức được thương mại hoá. Năm 1855, ông được trao bằng sáng chế hệ thống tủ lạnh nén khí ete.
Kỹ sư James Harrison - người đầu tiên chế tạo thành công cỗ máy tạo băng
Cỗ máy tạo băng của Harrison
Hành trình của chiếc máy lạnh đầu tiên
Cuối thế kỷ 19, người ta sử dụng hệ thống làm lạnh từ các đường ống dẫn không khí ẩm đi vòng quanh một toà nhà. Hệ thống này giúp bảo quản một số thực phẩm, làm mát bia và một số thức uống.
Ngày 17 tháng 7 năm 1902, Willis Carrier sáng tạo ra chiếc máy điều hoà không khí đầu tiên chạy bằng điện.
Nhà phát minh Willis Carrier [1875-1950]
Hệ thống điều hoà không khí của Willis Carrier được dùng trong một nhà máy in. Hệ thống này giúp kiểm soát nhiệt độ và còn giữ độ ẩm trong nhà máy. Nguyên lý giữ ẩm cho không khí của Carrier áp dụng khá đơn giản, thay vì đẩy không khí qua ống nung nóng, dòng không khí di chuyển qua ống được làm lạnh bằng amoniac hoá lỏng.
Hệ thống điều hoà không khí đầu tiên của Willis Carrier
Năm 1906, kỹ sư Stuart Cramer nghĩ ra ý tưởng chế tạo thiết bị thông gió lắp vào nồi chứa nước cất của hệ thống dệt để tạo ra độ ẩm. Quá trình này được đặt tên là “điều hoà không khí”.
Máy điều hoà được phổ biến như thế nào?
Năm 1911, Carrier giới thiệu “công thức làm lạnh với tỷ lệ độ ẩm hợp lý” cho hội kỹ sư cơ khí của Hoa Kỳ. Phương pháp làm lạnh này được áp dụng cho tới ngày nay.
Năm 1914, hộ gia đình đầu tiên tại Minneapolis đã lắp đặt hệ thống điều hoà của Carrier chế tạo.
Carrier và hệ thống điều hoà trên nóc toà nhà
Từ năm 1917 đến năm 1930, người dân có thể tận hưởng không khí mát từ máy điều hoà ở các rạp chiếu phim. Năm 1922, Carrier thay chế chất sinh hàn độc hại amoniac bằng một hợp chất an toàn hơn đó làdielene. Các thế hệ máy điều hoà tiếp theo đã được giảm thiểu tối đa kích thước, nhỏ gọn hơn và được lắp đặt tại nhiều nơi như cửa hàng bách hoá, các con tàu…
Từ năm 1924 đến năm 1930, máy điều hoà được phổ biến ở nhiều cơ sở làm việc của chính phủ Mỹ.
Năm 1928, kỹ sư người Mỹ Thomas Midgley lần đầu tiên sản xuất thành công khí Freon làm chất sinh hàn trong công nghệ làm lạnh được sử dụng rộng rãi cho các thế hệ máy lạnh đến năm 1994.
Năm 1931, Schultz và Sherman chế tạo thành công máy điều hoà có kích thước nhỏ gọn đặt trên bệ cửa sổ và làm mát một căn phòng.
Máy lạnh ngày nay ngày càng được cải tiến và thân thiện với môi trường
Năm 1946, 30.000 máy điều hoà gia dụng được sản xuất và cung cấp cho người dân trên khắp nước Mỹ. Năm 1953, hơn 1 triệu máy điều hoà đã được sản xuất và bán ra.
Năm 1957,kỹ sư người Đức Heinrich Krigar chế tạo thành công máy nén khí ly tâm đầu tiên trên thế giới. Với kỹ thuật này, máy điều hoà được sản xuất với kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, vận hành êm và đạt hiệu suất cao hơn.
Thời gian sau này, máy điều hoà được sản xuất với nhiều công nghệ mới, vượt trội và ngày càng thân thiện với môi trường.
Máy lạnh ngày nay sử dụng công nghệ Inverter tiết kiệm năng lượng
Hiện nay, hầu hết máy lạnh đều sử dụng công nghệ Inverter. Công nghệ này sử dụng máy nén biến tần để đạt được nhiệt độ mong muốn với tần số biên độ nhiệt tối thiểu giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ. Đây là dòng máy lạnh được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay và được dự đoán sẽ tiếp tục phát triển và phổ biến trong tương lai.
Chắc các bạn đã hiểu và ghi nhớ những sự thành công và phát triển ngành nhiệt lạnh...Chúng ta đang hưởng thụ được những sự thành tựu của khoa học và cũng nên ghi nhớ những nhà bác học, kỹ sư của thế hệ trước......Chúc các bạn vui vẽ.
Tham khảo tài liệu năm 2018
Phòng kỹ thuật Cơ Điện Lạnh Long Quân