Trong thiết kế kho lạnh cần các thao tác đo lường để xác định các thông số theo tiêu chuẩn định trước. Việc đo lường rất quan trọng để xác định hiệu quả hoạt động của kho lạnh và các thiết bị có hoạt động đúng công suất định mức hay không. Chính vì vậy, đối với các đơn vị chuyên nghiệp thì việc đo lường là tất yếu, bắt buộc đối với mỗi kỹ thuật điện lạnh.
Mục lục
Có nhiều phương pháp đo lường, tùy vào mục đích để thực hiện. Hôm nay Chuyên Gia Kho Lạnh sẽ giới thiệu các phương pháp đo lường áp dụng trong ngành điện lạnh nói chung và kho lạnh nói riêng.
Tìm hiểu về đo lường
Định nghĩa đo lường
Đo lường kho lạnh là hành động cụ thể thực hiện bằng công cụ đo lường để tìm trị số của một đại lượng chưa biết trong kho lạnh biểu thị bằng đơn vị đo lường.
Kết quả đo lường kho lạnh là giá trị bằng số của đại lượng cần đo AX nó bằng tỷ số của đại lượng cần đo X và đơn vị đo Xo.
Công thức đo lường
Ax = X / Xo => X = Ax * X oVí dụ: Ta đo được U = 50 V thì có thể xem là U = 50 u
50 – là kết quả đo lường của đại lượng bị đo u – là lượng đơn vị
Mục đích của đo lường: là lượng chưa biết mà ta cần xác định
Đối tượng đo lường: là lượng trực tiếp bị đo dùng để tính toán tìm lượng chưa biết.
Ví dụ: S = a.b mục đích là m2 còn đối tượng là m.
Phân loại đo lường
Ta có 3 phương pháp đo lường chính. Những phương pháp này sử dụng dụng cụ đơn giản và có độ chính xác cao.
Đo trực tiếp
Đo lường trực tiếp là đem lượng cần đo so sánh với lượng đơn vị bằng dụng cụ đo hay đồng hồ chia độ theo đơn vị đo.
Các phép đo trực tiếp
- Phép đọc trực tiếp: đo chiều dài bằng mét, đo dòng điện bằng ampe mét, đo điện áp bằng vôn mét, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế…Phép chỉ không: đem lượng chưa biết cân bằng với lượng đo đã biết và khi có cân bằng thì đồng hồ chỉ không.
Ví dụ: cân, đo điện áp
- Phép trùng hợp: theo nguyên tắc của thước cặp để xác định lượng chưa biết.Phép thay thế: lần lượt thay đại lượng cần đo bằng đại lượng đã biết.
Ví dụ: Tìm R chưa biết nhờ thay điện trở đó bằng một hộp R đã biết mà giữ nguyên I và U.
- Phép cầu sai: dùng một đại lượng gần nó để suy ra đại lượng cần tìm (thường để hiệu chỉnh các dụng cụ đo độ dài).
Đo lường gián tiếp
Lượng cần đo xác định bằng tính toán theo quan hệ hàm đã biết đối với các lượng bị đo trực tiếp có liên quan (trong nhiều trường hợp dùng loại này vì đơn giản hơn so với đo trực tiếp, đo gián tiếp thường mắc sai số và là tổng hợp của sai số trong phép đo trực tiếp).
Ví dụ : đo diện tích , đo công suất.
Đo lường tổng hợp
Tiến hành đo nhiều lần ở các điều kiện khác nhau để xác định được một hệ phương trình biểu thị quan hệ giữa các đại lượng chưa biết và các đại lượng bị đo trực tiếp, từ đó tìm ra các lượng chưa biết
Ví dụ : đã biết qui luật giản nở dài do ảnh hưởng của nhiệt độ là: L = L0(1+αt + βt2)
Muốn tìm các hệ số α, β và chiều dài của vật ở 00c là L0 thì ta có thể đo trực tiếp chiều dài ở nhiệt độ t là Lt , tiến hành đo 3 lần ở các nhiệt độ khác nhau ta có hệ 3 phương trình và từ đó xác định các lượng chưa biết bằng tính toán.
Dụng cụ đo lường
Dụng cụ để tiến hành đo lường bao gồm rất nhiều loại khác nhau về cấu tạo, nguyên lý làm việc , công dụng …. Về mặt phép đo chia dụng cụ thành 2 loại : vật đo và đồng hồ đo
Vật đo
Vật đo là biểu hiện cụ thể của đơn vị đo như : quả cân , mét , điện trở tiêu chuẩn
Đồng hồ đo
Đồng hồ đo là những dụng cụ đủ để tiến hành đo lường hoặc kèm với vật đo . Có nhiều loại khác nhau về cấu tạo và nguyên lý làm việc . Nhưng xét về tác dụng của các bộ phận trong đồng hồ thì bất kỳ đồng hồ nào cũng gồm 3 bộ phận chính là bộ phận nhạy cảm , bộ phận chỉ thị và bộ phận trung gian
Ngoài ra ta có thể phân loại dụng cụ đo lường theo các tham số cần đo
+ Đồng hồ đo áp suất : áp kế – chân không kế
+ Đồng hồ đo lưu lượng : lưu lượng kế
+ Đồng hồ đo nhiệt độ : nhiệt kế, hỏa kế
+ Đồng hồ đo mức cao : đo mức của nhiên liệu, nước.
+ Đồng hồ đo thành phần vật chất : bộ phân tích
Đo lường điện áp kho lạnh
Khái niệm
Đo lường điện áp kho lạnh là xác định các đại lượng vật lý của dòng điện trong thiết bị kho lạnh nhờ các dụng cụ đo lường như Ampe kế , Vôn kế, Ohm kế , Tần số kế , công tơ điện ,…
Vai trò
Đo lường điện áp kho lạnh đóng vai trò rất quan trọng đối với nghề thiết kế kho lạnh vì những lý do đơn giản sau :
– Nhờ dụng cụ đo lường có thể xác định trị số các đại lượng điện trong mạch.
– Nhờ dụng cụ đo, có thể phát hiện một số hư hỏng xảy ra trong thiết bị và mạch điện.
Ví dụ : dùng vạn năng kế để đo nguội 2 cực nối của máy nén để biết có hỏng không. Dùng vạn năng kế để đo vỏ kho lạnh có bị rò điện không.
– Đối với các kho lạnh mới chế tạo hoặc sau khi đại tu, bảo dưởng cần đo các thông số kỹ thuật để đánh giá chất lượng của chúng. Nhờ các dụng cụ đo và mạch đo thích hợp, có thể xác định các thong số kỹ thuật của kho lạnh.
Các thiết bị đo lường điện áp
| Đại lượng | Dụng cụ đo | Ký hiệu |
| Dụng cụ đo điện áp | Vôn kế (V) | V |
| Dụng cụ đo dòng điện | Ampe kế (Akế) | A |
| Dụng cụ đo công suất | Oát kế (W) | W |
| Dụng cụ đo điện năng | Công tơ điện (Kwh) | Kwh |
Các phương pháp đo điện áp
Đo bằng Vônmét từ điện
Vônmét từ điện được cấu tạo từ cơ cấu đo từ điện bằng cách mắc nối tiếp một điện trở lớn cộng với điện trở của cơ cấu đo.
Giá trị của điện trở nối tiếp có giá trị lớn để đảm bảo chỉ mức dòng chấp nhận được chảy qua cơ cấu đo, được dùng:
– Đo điện áp một chiều: có độ nhạy cao, cho phép dòng nhỏ đi qua.
– Đo điện áp xoay chiều: trong mạch xoay chiều khi sử dụng kèm với bộ chỉnh lưu, chú ý đến hình dáng tín hiệu
Vônmét điện từ
Vônmét điện từ ứng dụng cơ cấu chỉ thị điện từ để đo điện áp. Được dùng để đo điện áp xoay chiều ở tần só công nghiệp.
Vì yêu cầu điện trở trong của Vônmét lớn nên dòng điện chạy trong cuộn dây nhỏ, số lượng vòng dây quấn trên cuộn tĩnh rất lớn, cỡ 1000 đến 6000 vòng.
Khi đo ở mạch xoay chiều sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng sinh ra bởi tần số của dòng điện, ảnh hưởng đến trị số trên thang đo.
Khắc phục bằng cách mắc song song với cuộn dây một tụ bù.
Vônmét điện động
Vônmét điện động có cấu tạo phần động giống như trong ampemet điện động, còn số lượng vòng dây ở phần tĩnh nhiều hơn với phần tĩnh của ampemet và tiết diện dây phần tĩnh nhỉ vì vônmét yêu cầu điện trở trong lớn.
Trong vônmét điện động, cuộn dây động và cuộn dây tĩnh luôn mắc nối tiếp nhau, tức:
I1 = I2 =I = U : ZVKhi đo điện áp có tần số quá cao, có sai số phụ đo tần số, nên phải bố tríc thêm tụ bù cho các cuộn dây tĩnh và động.
Đo điện áp bằng phương pháp so sánh
Các dụng cụ đo điện áp đã trình bày ở trên sử dụng cơ cấu cơ điện để chỉ thị kết quả đo nên cấp chính xác của dụng cụ đo không vượt quá cấp chính xác của chỉ thị. Để đo điện áp chính xác hơn người ta dùng phương pháp bù.
Nguyên tắc cơ bản sau:
- Uk là điện áp mẫu với độ chính xác rất cao được tạo bởi dòng điện I ổn định đi qua điện trở mẫu Rk. Khi đó: Uk = I.Rk
- Chỉ thị là thiết bị phát hiện sự chênh lệch điện ấp mẫu Uk và điện áp cần đo ◬k: DU = Ux – Uk
Khi ◬U ¹ ) điều chỉnh con chạy của điện trở mẫu Rk sao cho Ux = Uk nghĩa là làm cho ◬U = 0; chỉ thị Zero.
Chú ý: Các dụng cụ bù điện áp đều có nguyên tắc hoạt động như trên nhưng có thể khác nhau phần tạo điện áp mẫu Uk.
Đo nhiệt độ kho lạnh
Từ lâu người ta đã biết rằng tính chất của vật chất có liên quan mật thiết tới mức độ nóng lạnh của vật chất đó. Nóng lạnh là thể hiện tình trạng giữ nhiệt của vật và mức độ nóng lạnh đó được gọi là nhiệt độ. Vậy nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho trạng thái nhiệt, theo thuyết động học phân tử thì động năng của vật: E = 3/2 K.T
Trong đó K- hằng số Bonltzman. E – Động năng trung bình chuyển động thẳng của các phân tử T – Nhiệt độ tuyệt đối của vật .
Theo định luật 2 nhiệt động học: Nhiệt lượng nhận vào hay tỏa ra của môi chất trong chu trình Cácnô ứng với nhiệt độ của môi chất và có quan hệ:
Vậy khái niệm nhiệt độ không phụ thuộc vào bản chất mà chỉ phụ thuộc nhiệt lượng nhận vào hay tỏa ra của vật.
Muốn đo nhiệt độ thì phải tìm cách xác định đơn vị nhiệt độ để xây dựng thành thang đo nhiệt độ (có khi gọi là thước đo nhiệt độ). Dụng cụ dùng đo nhiệt độ gọi là nhiệt kế, nhiệt kế dùng đo nhiệt độ cao còn gọi là hỏa kế.
Thang đo nhiệt độ và đơn vị
- Thang Kelvin (Thomson Kelvin – 1852): Thang nhiệt động học tuyệt đối, đơn vị nhiệt độ là K. Trong thang đo này người người ta gán cho nhiệt độ của điểm cân bằng ba trạng thái nước – nước đá – hơi một giá trị số bằng 273,15 K.
- Thang Celsius (Andreas Celsius – 1742): Thang nhiệt độ bách phân, đơn vị nhiệt độ là oC. Trong thang đo này nhiệt độ của điểm cân bằng trạng thái nước – nước đá bằng 0oC, nhiệt độ điểm nước sôi là 100oC. Nhiệt độ Celsius xác định qua nhiệt độ Kelvin theo biểu thức: T(oC) = T(K) – 273,15
- Thang Fahrenheit (Fahrenheit – 1706): Đơn vị nhiệt độ là oF. Trong thang đo này, nhiệt độ của điểm nước đá tan là 32oF và điểm nước sôi là 212oF.
Phân loại các loại dụng cụ đo nhiệt độ trong kho lạnh
+ Nhiệt kế dãn nở : đo nhiệt độ bằng quan hệ giữa sự dãn nở của chất rắn hay chất nước đối với nhiệt độ. Phạm vi đo thông thường từ -200 đến 500oC . Ví dụ như nhiệt kế thủy ngân, rượu….
+ Nhiệt kế điện trở : đo nhiệt độ bằng tính chất biến đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi của vật dẫn hoặc bán dẫn. Khoảng đo thông thường từ -200 đến 1000°C .
Đo áp suất
Tình trạng làm việc của các thiết bị nhiệt thường có quan hệ mật thiết với áp suất làm việc của các thiết bị đó. Thiết bị nhiệt ngày càng được dùng với nhiệt độ và áp suất cao nên rất dễ gây sự cố nổ vỡ, trong một số trường hợp áp suất trực tiếp quyết định tính kinh tế của thiết bị, vì những lẽ đó cũng như nhiệt độ việc đo áp suất cũng rất quan trọng.
Khái niệm
Đo áp suất là đo lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích, ký hiệu là p. Khi nói đến áp suất là người ta nói đến áp suất dư là phần lớn hơn áp suất khí quyển.
Thang đo áp suất
Tùy theo đơn vị mà ta có các thang đo khác nhau như : kG/cm2 ; mmH2O… Nếu chúng ta sử dụng các dụng cụ đơn vị : mmH2O, mmHg thì H2O và Hg phải ở điều kiện nhất định.
Đo lưu lượng
Trong các quá trình nhiệt thường đòi hỏi phải luôn luôn theo dõi lưu lượng môi chất. Đối với thiết bị truyền nhiệt và thiết bị vận chuyển môi chất thì lưu lượng môi chất trực tiếp đặc trương cho năng lực làm việc của thiết bị. Vì vậy kiểm tra lưu lượng môi chất sẽ giúp ta có thể trực tiếp phán đoán được phụ tải của thiết bị và tình trạng làm việc của thiết bị về mặt an toàn và kinh tế.
Khái niệm đo lưu lượng
Đo lưu lượng là đo lượng vật chất (hoặc năng lượng) được vận chuyển đi trong một đơn vị thời gian. Để đo lưu lượng kho lạnh ta dùng phương pháp đó tiết lưu. Sử dụng trang bị tiết lưu là thiết bị đặt trong đường ống làm dòng chảy môi chất có hiện tượng thu hẹp cục bộ do tác dụng của lực quán tính và lực ly tâm.
Phân loại các dụng cụ đo lưu lượng
Đo lưu lượng theo lưu tốc
– Ống pi tô
– Đồng hồ đo tốc độ (đồng hồ đo tốc độ của gió, đồng hồ nước)
Đo lưu lương theo phương pháp dung tích
– Lưu lượng kế kiểu bánh răng
– Thùng đong và phễu lật
Đo lưu lượng theo phương pháp tiết lưu
– Thiết bị tiết lưu quy chuẩn
– Thiết bị tiết lưu ngoại quy chuẩnLưu lượng kế kiểu hiệu áp kế
– Bộ phân tích
Lưu lượng kế có giáng áp không đổi
– Rôtamét
– Lưu lượng kế kiểu Piston
Một vài lưu lượng kế đặc biệt
– Lưu lượng kế kiểu nhiệt điện
– Lưu lượng kế kiểu điện từ
– Lưu lượng kế siêu âm
– Lưu lượng kế dùng đồng hồ phóng xạ
Đo độ ẩm
Khái niệm đo độ ẩm
Đo độ ẩm là đo đại lượng đặc trưng cho lượng hơi nước tồn tại trong không khí. Độ ẩm được biểu diễn dưới dạng độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối.
+ Độ ẩm tuyệt đối là khối lượng hơi nước có trong 1 m3 không khí.
+ Độ ẩm tương đối φ là tỷ số phần trăm lượng hơi nước có trong 1m3 không khí so với lượng hơi nước cực đại có thể hòa tan trong 1m3 không khí có cùng nhiệt độ.
Phương pháp đo độ ẩm
Phương pháp điểm sương
Dựa vào tính chất chuyển trạng thái của không khí từ không bão hòa hơi nước sang bão hòa hơi nước khi giảm nhiệt độ. Trước hết đo nhiệt độ của không khí dựa vào giá trị nhiệt độ này xác định áp suất hơi nước bão hòa trong khí Pmax. Giảm nhiệt độ của không khí cho đến khi nó chuyển từ trạng thái không bão hòa sang trạng thái bão hòa hơi nước và đo nhiệt độ ở trạng thái này. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ điểm sương. Để phát hiện thời
khắc này thì đặt 1 cái gương để quan sát, khi mặt gương có phủ mờ bụi nước thì đấy chính là điểm sương. Dựa vào điểm sương để xác định phân áp suất hơi nước bão hòa Pđs. Đây cũng chính là áp suất hơi nước trong không khí.
Phương pháp bốc hơi ẩm
Tốc độ bốc hơi nước của vật ẩm phụ thuộc vào độ ẩm của không khí. Khi độ ẩm càng tăng thì tốc độ bốc hơi ẩm càng giảm về nếu độ ẩm dạt 100% thì quá trình bốc hơi ẩm hầu như không xảy ra. Để đo độ ẩm bằng phương pháp này người ta sử dụng 2 nhiệt kế : một nhiệt kế bình thường dùng để đo nhiệt độ không khí gọi là nhiệt kế khô có nhiệt độ tk và một nhiệt kế có bầu dịch được bọc một lớp bông luôn luôn ẩm, bông ẩm bốc hơi lấy nhiệt của thân nhiệt kế nên nhiệt độ của nó giảm xuống có giá trị là ta gọi là nhiệt độ của nhiệt kế ẩm.
Phương pháp biến dạng
Các chất khi thay đổi độ ẩm đều thay đổi kích thước. Tuy nhiên muốn sử dụng tính chất này để làm cảm biến đo độ ẩm đòi hỏi phải bảo đảm độ
nhạy cần thiết, mối liên hệ giữa kích thước và độ ẩm phải nhất quán, quán tính của cảm biến phải nhỏ nghĩa là vật chất làm cảm biến đo độ ẩm phải nhạy cảm với sự thay đổi độ ẩm của môi trường xung quanh. Tóc là vật liệu bảo đảm đầy đủ những yêu cầu cơ bản trên đây của một cảm biến đo độ ẩm và được sử dụng để chế tạo ra ẩm kế tóc. Ẩm kế tóc đo được độ ẩm tương đối của không khí.
Phương pháp dẫn điện
Các vật liệu cách điện khi thay đổi độ ẩm sẽ thay đổi khả năng cách điện của nó. Đo điện trở của vật liệu cách điện sẽ xác định được độ ẩm của nó, mà độ ẩm của vật liệu lại trực tiếp phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí bao quanh nó. Một vật liệu cách điện được sử dụng làm cảm biến đo độ ẩm phải tuân thủ những yêu cầu cơ bản đã được nêu ra trên đây về độ nhạy, về tính nhất quán và về tính nhạy cảm với sự thay đổi độ ẩm môi trường xung quanh.
Trên đây là quá trình đo lường thường được sử dụng trong thiết kế kho lạnh. Các bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về kiến thức đo lường và các công thức đo lường, có thể tìm 1 số tài liệu tham khảo sau:
Tài liệu tham khảo:
- Đo lường điện lạnh – Trường Cao Đẳng Nghề Ninh Thuận (Khoa cơ khí, xây dựng).
- Kỹ thuật đo lường – Trường Đại học Giao thông vận tải (Khoa điện, điện tử).
- Quyết định 2832/QĐ-TĐC của Tổng cục đo lường chất lượng (Đồng hồ khí công nghiệp – Quy trình kiểm định – ĐLVN 253:2019).
