MỤC LỤC

MỞ ĐẦU                                                                                                                        Trang

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN                                                                                                1

          1.1. MÔI CHẤT LẠNH R134a                                                                                   1

          1.2. Ô TÔ LẠNH                                                                                                         1

          1.3. HỆ THỐNG LẠNH TRÊN Ô TÔ LẠNH                                                            1

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ THỂ TÍCH& DIỆN TÍCH THÙNG BẢO ÔN                    4

CHƯƠNG III: TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM                                                           5

3.1. XÁC ĐỊNH BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT                                                        5

3.1.1. Trần                                                                                                               5

3.1.2. Vách bao che                                                                                                6

3.1.3. Sàn thùng bảo ôn                                                                                          6

3.2. TÍNH KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG                                                                     7

CHƯƠNG IV: TÍNH TỔN THẤT NHIỆT THÙNG BẢO ÔN                                       9

4.1. DÒNG NHIỆT QUA KẾT CẤU BAO CHE                                                      9

4.1.1. Dòng nhiệt tổn thất qua các vách và trần Q^'₁                                               9

4.1.2. Dòng nhiệt qua sàn thùng bảo ôn Q₁''                                                        10

4.1.3. Dòng nhiệt do bức xạ Q₁'''                                                                          10

4.2. DÒNG NHIỆT TỔN THẤT TRONG VẬN HÀNH                                         10

CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN MÁY NÉN                                                                          12

5.1. CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC                                                12 

5.2. TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ ĐỘNG CƠ MÁY NÉN                                    13

5.2.1.Tính chọn máy  nén                                                                                      13

5.2.2. Tính động cơ lắp sẵn                                                                                   14

CHƯƠNG VI: TÍNH CHỌN DÀN LẠNH                                                                      17

6.1. THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ĐI VÀO VÀ RA KHỎI DÀN LẠNH       17

6.2. TÍNH DÀN LẠNH                                                                                             17

CHƯƠNG VII: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ                                                 24

7.1. NHIỆT THẢI NGƯNG TỤ Q_K                                                                                                   24

7.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DÀN NGƯNG TỤ                                24

7.3. TÍNH CHỌN DÀN NGƯNG TỤ                                                                      24

CHƯƠNG VIII: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ                                                                          31

8.1. TÍNH BÌNH CHỨA CAO ÁP                                                                           31

8.2. TÍNH THIẾT BỊ  HỒI NHIỆT                                                                           31

8.3. TÍNH ĐƯỜNG ỐNG DẪN                                                                               34

CHƯƠNG XI: TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH                                                                    35

TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                                 35

BẢNG VẼ:  SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Ô TÔ LẠNH

BẢNG VẼ:  CHI TIẾT DÀN LẠNH

LỜI MỞ ĐẦU

Từ ngàn xưa con người đã biết giữ gìn và sử dụng lạnh có sẳn trong tự nhiên như băng, tuyết, các hầm sâu ở dưới đất để bảo quản thực phẩm, làm lạnh nước bằng cách cho nước bốc hơi,... Đến thế kỷ 17 người ta đã biết sử dụng hổn hợp nước đá với muối để tạo ra nhiệt độ thấp hơn 0^oC và vào giữa thế kỷ 19 các máy lạnh công nghiệp bắt đầu xuất hiện.

Ngày nay kỹ thuật lạnh cần thiết gần như trong tất cả các hoạt động của con người. Công nghệ làm lạnh được dùng trong rất nhiều lĩnh vực trong đời sống như điều hòa không khí, bảo quản lạnh và lạnh đông thực phẩm; trong công nghệ lọc dầu, tinh luyện khí đốt tự nhiên; trong công nghiệp sản xuất cồn, cao su, plastic và rất nhiều ngành kỹ thuật khác có liên quan. Nhiều lĩnh vực công nghiệp sẽ không thể phát triển nếu thiếu kỹ thuật làm lạnh nhân tạo.

Cuộc sống phát triển làm cho nhu cầu giao thương, buôn bán giữa các vùng khác nhau cũng ngày càng phát triển theo và đòi hỏi các phương tiện vận tải truyền thống ngoài chức năng vận chuyển còn phải có chức năng bảo quản hàng hoá trong suốt thời gian lưu chuyển. Từ yêu cầu đó phương tiện vận tải lạnh ra đời. Những phương tiện này chính là cầu nối quan trọng nối liền từ nơi sản xuất,  chế biến tới nơi bảo quản, trung chuyển, phân phối và tiêu dùng, không những góp phần làm cho sản phẩm được phân phối đều, rộng khắp mà còn là yếu tố quan trọng phát triển nền kinh tế.

Vận tải đường thuỷ chúng ta có các tàu đánh bắt xa bờ đông lạnh hải sản, các tàu vận tải lạnh,...Vận tải đường sắt chúng ta có các toa tàu lạnh làm lạnh bằng nước đá, các toa đơn, các cụm nhiều toa làm lạnh,... Trong đó đặc biệt chú ý là ô tô lạnh, các container lạnh. Đây là phương tiện cơ động nhất, chúng có thể vận chuyển đủ các tải trọng, đủ mọi cự ly. Ô tô lạnh dùng vẩn chuyển thực phẩm không những chỉ trong nội bộ thành phố mà còn giữa các thành phố với nhau, thậm chí còn giữa các quốc gia với nhau.

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN                        

1.1. MÔI CHẤT LẠNH R134a

Môi  chất lạnh R134a có công thức CH₂F - CF₃ là môi chất lạnh có chỉ số phá huỷ tầng ozon bằng 0, dùng để thay thế cho R12 ở dãy nhiệt độ cao và trung bình, đặc biệt trong điều hoà không khí. Ở dãy nhiệt độ thấp R134a không có những đặc tính thuận lợi, hiệu quả năng lượng thấp.

Trong hệ thống điều hoà không khí thường dùng loại dầu bôi trơn PAG-polyalkylenglycol hoà tan hoàn toàn trong môi chất R134a.

R134a phù hợp với hầu hết các kim loại, hợp kim, và phi kim loại chế tạo máy, trừ kẽm, nhôm, magie, chì ,hợp kim nhôm với thành phần magie lớn hơn 2% khối lượng.

R134a có chỉ số làm nóng địa cầu bằng 90% của R12 và cũng có nhiều đặc tính  giống R12 như :

§  Không cháy nổ

§  Không độc hại, không ảnh hưởng xấu đến cơ thể sống

§  Tương đối bền vững hoá và nhiệt

§  Có các tính chất tốt với kim loại chế tạo máy

§  Có tính chất nhiệt động và vật lý phù hợp

1.2. Ô TÔ LẠNH

Tuỳ thuộc vào tải trọng và công dụng ô tô lạnh có thể chia thành các loại như sau: loại tải trọng nhẹ (0.5-1.5 tấn) sử dụng trong nội thành, loại tải trong trung bình (2.5-5 tấn) được sử dụng trong nội thành và giữa các thành phố, loại tải trong nặng (8 -22 tấn) được sử dụng giữa các thành phố và có thể giữa các quốc gia.

Ô tô lạnh thường có cấu tạo như sau: đối với tải trọng nhẹ thì phần đầu kéo và buồng lạnh là một khối thống nhất; đối với loại tải trọng trung bình và lớn thì có đầu kéo riêng và buồng lạnh được đặt trên rơ mooc 2 cầu với hệ thống lạnh độc lập, còn đối với tải trọng lớn thì có đầu kéo riêng và buồng lạnh được đặt trên loại rơ  mooc 1 cầu.

Ô tô lạnh có thân bằng gỗ hoặc bằng  kim loại được cách nhiệt cẩn thận và đặt trên khung xe. Nhiệt độ bên trong buồng lạnh có thể đạt từ +12 đến -20⁰C. Ô tô lạnh dùng để vận chuyển các loại thực phẩm làm mát thì có lớp cách nhiệt bình thường với hệ số truyền nhiệt không lớn hơn 0.7W/m²K, còn nếu vận chuyển các loại thực phẩm đông lạnh thì phải được cách nhiệt tốt hơn với hệ số truyền nhiệt không lớn hơn 0.4W/m²K. Ô tô lạnh cũng được cách nhiệt bằng vật liệu mốp xốp. 

1.3. HỆ THỐNG LẠNH TRÊN Ô TÔ LẠNH

Hệ thống lạnh trên ô tô lạnh với tải trọng trung bình và nhẹ thường bao gồm những thiết bị sau:

§  Máy lạnh nén hơi

§  Dàn lạnh bay hơi trực tiếp làm lạnh sản phẩm nhờ dàn quạt đối lưu cưỡng bức.

§  Dàn nóng giải nhiệt bằng quạt gió.

§  Van tiết lưu

§  Thiết bị hồi nhiệt.

§  Bình chứa cao áp.

§  Phin sấy lọc.

§  Mắt ga.

§  Rơle nhiệt độ.

§  Rơle áp suất thấp.

§  Rơle áp suất cao.

Chức năng, cấu tạo của các thiết bị:

§  Máy nén: hút hơi ra khỏi dàn lạnh nhằm duy trì áp suất không đổi trong bình bốc hơi và nén hơi đến áp suất ngưng tụ trong dàn nóng. Thường dùng máy nén nửa kín

§  Dàn lạnh: dùng để làm lạnh không khí. Thường dùng loại dàn lạnh  làm lạnh trực tiếp, có cánh tản nhiệt loại cánh phẳng, đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió. Quạt hoạt động nhờ sự truyền động của động cơ diesel qua đai truyền.

§  Dàn nóng: dùng để truyền nhiệt lượng của tác nhân lạnh cho môi trường giải nhiệt. Thường dùng là loại chùm ống có cánh tản nhiệt dạng cánh phẳng, đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió, hoạt động nhờ sự truyền động của động cơ diesel qua đai truyền.

§  Van tiết lưu: để tiết lưu chất lỏng tác nhân lạnh từ áp suất ngưng tụ đến áp suất sôi và điều chỉnh việc cung cấp lỏng cho hệ thống dùng.

§  Thiết bị hồi nhiệt: dùng để trao đổi nhiệt giữa lỏng tác nhân từ bình chứa đến van tiết lưu và hơi tác nhân lạnh đi ra khỏi dàn lạnh nhằm tận dụng nhiệt để quá nhiệt hơi hút. Thường dùng là loại ống xoắn ruột gà lồng trong ống.

§  Bình chứa cao áp: được bố trí về phía cao áp sau thiết bị ngưng tụ để chứa lỏng tác nhân lạnh sau ngưng tụ nhằm giải phóng bề mặt truyền nhiệt cho thiết bị ngưng tụ đồng thời dự trữ một lượng lỏng đảm bảo cho sự hoạt động bình thường của hệ thống.

§  Phin sấy lọc: được bố trí trên đường ống dẫn lỏng trước tiết lưu và trên đường dẫn hơi về máy nén nhằm loại ẩm và các tinh thể đá tạo thành, tránh hiện tượng tắc ẩm cho van tiết lưu và ẩm xâm nhập vào máy nén.

§  Mắt gas: là kính quan sát lắp trên đường lỏng (sau phin sấy) để quan sát dòng chảy của môi chất lạnh.

§  Rơle nhiệt độ: có nhiệm vụ điều khiển tự động quá trình đóng mở cho hệ thống hoạt động hoặc ngưng hoạt động nhằm ổn định nhiệt độ làm lạnh theo giá trị định trước.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Máy nén hút hơi ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp từ thiết bị hồi nhiệt nén lên tới nhiệt độ và áp suất cao rồi đẩy hơi môi chất lạnh này vào thiết bị ngưng tụ. Tại thiết bị ngưng tụ hơi môi chất lạnh được giải nhiệt bởi không khí và ngưng tụ thành lỏng. Lỏng môi chất lạnh được đưa vào bình chứa cao áp. Từ bình chứa cao áp lỏng được đưa vào thiết bị hồi nhiệt và trao đổi nhiệt với hơi môi chất đến từ dàn lạnh để thành lỏng quá lạnh. Lỏng quá lạnh được đưa qua phin sấy lọc để loại trừ các tạp chất cơ học và ẩm. Lỏng này tiếp tục được đưa qua van tiết lưu, qua đó áp suất được giảm đột ngột từ áp suất cao (áp suất ngưng tụ) đến áp suất thấp (áp suất bốc hơi). Lỏng áp suất thấp này được đưa vào thiết bị bốc hơi, ở đó lỏng môi chất lạnh thu nhiệt của buồng trữ đông để sôi và hoá hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp. Hơi ra khỏi thiết bị bốc hơi qua thiết bị hồi nhiệt trở thành hơi quá nhiệt và tiếp tục được máy nén hút trở lại rồi tiếp tục một chu trình kín.

Hệ thống điều khiển đảm bảo ổn định nhiệt độ buồng trữ đông: khi nhiệt độ thùng xe hạ xuống dưới mức quy định thì rơle nhiệt độ sẽ ngắt mạch bộ ly hợp từ tính của máy nén, máy nén sẽ chạy không tải. Sau một khoảng thời gian nhiệt độ trong thùng xe tăng, rơle nhiệt độ lại đóng mạch bộ ly hợp từ tính của máy nén cho hệ thống hoạt động trở lại bình thường.

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ THỂ TÍCH & DIỆN TÍCH THÙNG BẢO ÔN

Ta chọn sản phẩm lạnh đông cần bảo quản và vận chuyển là bắp cải.

§  Định mức thể tích sản phẩm: g_v = 0,3 (tấn/m³)[2]

§  Thể tích sản phẩm chứa trong thùng bảo ôn: (m³)

§  Diện tích sản phẩm trong thùng bảo ôn:

                   (m²)

Với: h_sp là chiều cao của sản phẩm trong thùng bảo ôn.Ta chọn: h_sp = 1,8 (m).

§  Diện tích thực cần thiết kế cho thùng bảo ôn:

              10,88(m²)

 Với b_F là hệ số sử dụng của thùng bảo ôn. Chọn b_F = 0,85 với thùng bảo ôn có

F_l <20(m²)

v Thùng xe chuẩn theo thiết kế của Công ty kỹ nghệ lạnh Seaprodex Saigon Searefico với năng suất 5 tấn có kích thước bề mặt ngoài:

                                  5,000(m) x 2,350(m) x 2,150(m).

=> Kích thước bề mặt trong của thùng bảo ôn là:4,790(m)x2,140(m) x1,938(m).

          =>F_l =4,790x2,140=10,25 có thể xem10,88(m) nên thoả yêu cầu.

v Vậy thùng bảo ôn có kích thước như thùng xe chuẩn của Công ty kỹ nghệ lạnh Seaprodex Saigon Searefico:

                                 dài       x     rộng    x    cao

                             5,000(m) x 2,350(m) x 2,150(m).

CHƯƠNG III               

TÍNH CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM

3.1. TÍNH BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT

3.1.1. Trần:

Với:

§  d₁: bề dày lớp nhôm bảo vệ trong và ngoài

§  d₂: bề dày lớp Bimut cách ẩm

§  d_cn: bề dày lớp cách nhiệt mốp xốp làm từ polyurethan

Trần được gia cố vững chắc bằng những thanh gỗ liên kết .

Ø Bề dày tự chọn và hệ số dẫn nhiệt cho trong bảng sau:

Ø Công thức xác định bề dày lớp cách nhiệt d_cn:

          (m)               

Với:

§  l_cn: hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt, W/mK

§  K: hệ số truyền nhiệt trên 1m² bề mặt của các vách bao che thùng bảo ôn, W/m²K. Trong vận chuyển sản phẩm lạnh đông thì hệ số K không lớn hơn 0,4W/m²K.

§  d_i, l_i: bề dày (m) và hệ số dẫn nhiệt (W/mK) của các lớp cách ly (trừ lớp cách nhiệt).

§  a_ng: hệ số tỏa nhiệt từ không khí đến mặt ngoài của vách bao che, W/m²K

§  a_tr: hệ số tỏa nhiệt từ mặt trong của vách bao che đến không khí trong thùng bảo ôn, W/m²K. Chọn    a_tr = 8 (W/m²K) [1]

§  a_ng được tính theo công thức sau:

          Với w: vận tốc xe lạnh chuyển động, m/s.

          Chọn w = 45km/h = 12,5 m/s, thế vào công thức ta có:

                             (W/m²K)

Vậy:      

Làm tròn d_cn = 0,1 (m) = 10 (cm).

Bọt polyurethen được phun trực tiếp vào khoang cách nhiệt, để tránh hiện tượng co rút kích thước do nhiệt độ người ta làm ít nhất hai lớp cách nhiệt với mối ghép so le.

Ø Tổng bề dày của trần thùng bảo ôn là:

Sd = d₂ + d_cn + 2d₁ = 2.0,001 + 0,1 + 0,003 = 0,105 (m).

3.1.2. Vách bao che:

Với:

§  d₁: bề dày lớp nhôm bảo vệ trong và ngoài

§  d₂: bề dày lớp Bimut cách ẩm

§  d_cn: bề dày lớp cách nhiệt mốp xốp làm từ polyurethan

Để đảm bảo vách được vững chắc người ta dùng những tấm nhôm sóng vuông và gia cố bằng những thanh gỗ liên kết.

Bề dày tự chọn và hệ số dẫn nhiệt cho trong bảng sau:

Ø Bề dầy lớp cách nhiệt d_cn :

Làm tròn d_cn = 0,1 (m) = 10 (cm)

 3.1.3. Sàn thùng bảo ôn:

Với:

§  d₁: bề dày lớp nhôm bảo vệ trong và ngoài

§  d₂: bề dày lớp Bimut cách ẩm

§  d₃: bề dày lớp thép không rỉ

§  d_cn: bề dày lớp cách nhiệt mốp xốp làm từ polyurethan

Để tăng cứng người ta dùng những tấm nhôm dạng sóng vuông và gia cố bằng những thanh gỗ chịu lực. Đồng thời dạng sóng vuông giúp thoát nước dễ dàng.

Bề dày tự chọn và hệ số dẫn nhiệt cho trong bảng sau:

Ø Bề dày lớp cách nhiệt d_cn

 Làm tròn d_cn = 0,1 (m) = 10 (cm)

v Tổng kết:

     Bề dày từng phần của kết cấu bao che được cho trong bảng sau:

3.2.  KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG

Để đảm bảo không đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che phải thỏa điều kiện:

                   (1)                  

Với :

§  0,95: hệ số dự trư.

§  a_ng: hệ số tỏa nhiệt về phía có nhiệt độ cao hơn, W/m²K.

§  t_ng: nhiệt độ không khí bên ngoài thùng bảo ôn, ⁰C.

§  t_tr: nhiệt độ không khí bên trong thùng bảo ôn, ⁰C.

§  t_s: nhiệt độ điểm sương của không khí bên ngoài, ⁰C.

Ø Hệ số truyền nhiệt thực tính theo tường (do K_{th (vách/trần)} > K_{th (sàn)} nên nếu vách/trần thoả biểu thức (1) thì sàn cũng thoả):                

Ø Xác định K_s:

          Thông số khí tượng các tỉnh thành như sau:

                   Chọn  t_ng=37,3 ( ⁰C)

                   t_tr= -18( ⁰C)

                   j =90%.

     Dùng giản đồ I-d của không khí ẩm với t_ng = 37,3⁰C và j_tb = 90%, ta tìm được nhiệt độ điểm sương t_s = 33,5⁰C.                        

     Vậy 3,806(W/m²K)    

v Do K_th < K_s nên vách ngoài của kết cấu bao che không bị đọng sương.

CHƯƠNG IV

TÍNH TỔN THẤT NHIỆT THÙNG BẢO ÔN

      Tổng dòng nhiệt tổn thất :

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ +Q₅

Với:

§  Q₁: tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh, W.

§  Q₂: tổn thất lạnh làm lạnh sản phẩm, W.

§  Q₃: tổn thất lạnh để thông gió, W.

§  Q₄: tổn thất lạnh trong vận hành, W.

§  Q₅: tổn thất lạnh do sản phẩm hô hấp, W

Ô tô lạnh chỉ vận chuyển sản phẩm đã được làm lạnh đông từ trước nên không tính đến tổn thất do làm lạnh sản phẫm Q₂ = 0

Do không có sự thông dòng không khí nóng từ bên ngoài vào buồng lạnh nên không có tổn thất lạnh để thông gió Q₃ = 0.

Dòng nhiệt Q₅ chỉ xuất hiện ở các kho lạnh bảo quản rau quả hô hấp đang trong quá trình sống, ô tô lạnh bảo quản ở nhiệt độ -18⁰C nên không có quá trình hô hấp Q₅=0

Ø Vậy tổng thất lạnh thực tế cần phải tính toán cho thùng bảo ôn là:

Q = Q₁ + Q₄  , W.

4.1. DÒNG NHIỆT QUA KẾT CẤU BAO CHE Q₁

Q₁ = Q^'₁ + Q^''₁ + Q^'''₁, W.

Với :

§  Q^'₁: tổn thất lạnh qua các vách và mái, W.

§  Q^''₁: tổn thất lạnh qua sàn, W.

§  Q^'''₁: tổn thất lạnh do bức xạ, W.

4.1.1.Dòng nhiệt tổn thất qua các vách và trần Q^'₁:

Q^'₁ = K.F_V (t_ng - t_tr).

Với :

§  K: hệ số truyền nhiệt của vách và trần

§  F_V: diện tích tính toán của các vách và mái, m².

§  t_ng : nhiệt độ không khí bên ngoài

§  t_tr : nhiệt độ không khí bên trong buồn lạnh

Ø Tổng diện tích mặt ngoài của các vách và mái:

F_n = 2 (5,0 x 2,15) + 2(2,35x 2,15) + 5,0x2,35 = 43,355 (m²).

Ø Tổng diện tích mặt trong của các vách và mái:

                   F_t = 2(4,79x 1,938) + 2(2,14 x 1,938) + 4,79x2,14 = 37,11 (m²).

            =40,2325(m²).

Ø Phòng lạnh tiếp xúc với ngoài trời:

t_ng=t_tb+0,25t_max=37,3+0,25x39= 47⁰C         [1]

Với:

§  t_tb: nhiệt trung bình tháng nóng nhất = 37,3⁰C.

§  t_max :nhiệt độ cực đại ở nước ta = 39⁰C

Ø t_tr: nhiệt độ không khí bên trong thùng bảo ôn= -18⁰C.

v Vậy :

              Q₁' = 0,31 x 40,2325 x (47 -(-18)) =  810,685 (W) .

4.1.2.Dòng nhiệt qua sàn thùng bảo ôn Q₁'':

Q₁^'' = K.F_s (t_ng - t_tr).

Với :

§  K: hệ số truyền nhiệt của sàn, (K=0,31W/mK)

§  F_s: diện tích tính toán của sàn, m².

§  t_ng, t_tr: nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong thùng bảo ôn, ⁰C.

Ø Diện tích mặt ngoài của sàn thùng bảo ôn:

F_ng = 5,0 x 2,35 » 11,75 (m²).

Ø Diện tích mặt trong của sàn thùng bảo ôn:

F_tr = 4.79 x 2,14 = 10,25 (m²)

=11(m²)

v Vậy :

              Q₁'' = 0,31 x 11 x (47 -(- 18))= 221,65(W).

4.1.3.Dòng nhiệt do bức xạ Q₁''':

Q₁''' = K.F_V.t_Cv + K.F_m.t_Cm [2]    

Với :

§  K: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m²K.

§  t_C :hiệu nhiệt độ đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vào mùa hè.

§  F_V: diện tích vách bao che bị bức xạ mặt trời, m².

Chỉ tính cho vách có diện tích lớn nhất và phần mái:

§  Vách: F_v=5,0x2,15=10,75m²,

§  Mái: F_m=5,0x2,35=11,75m²

§  Đối với mái màu sáng: t_Cm=16⁰C,

§  Vách màu sáng và hướng chiếu nắng phía tây chịu tổn thất nhiều nhất:

    t_Cv =8⁰C [2]

v Vậy:

              Q1''' = 0,31x(10,75x8 + 11,75x16)= 84,94 (W).

4.2. DÒNG NHIỆT TỔN THẤT TRONG VẬN HÀNH

Tính tổn thất lạnh trong vận hành do dùng động cơ điện, quạt gió và do thất thoát khi mở cửa:

                       Q₄ = b.Q₁      [2]

Với:

 Q₁ là tổn thất lạnh qua kết cấu bao che

Đối với phòng lạnh thương nghiệp và đời sống chọn b = 0,4.

v Vậy:    Q₄ = 0,4 x (810,685 + 221,65 + 84,94 ) = 446,91(W).

Kết quả tổng tổn thất lạnh:

Khi tác nhân lạnh vận chuyển trong hệ thống sẽ bị tổn thất thêm 1 phần nữa, năng suất lạnh Q_0­ được tính như sau:   ......(W)

Với :

§  k: hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị. Đối với dàn lạnh trực tiếp với t= -10⁰C đến -30⁰C : k = 1,07.

§  b: hệ số thời gian làm việc của thiết bị lạnh nhỏ, chọn b = 0,7.

          ..........2390,97(W)

-         Hệ thống lạnh sử dụng máy nén độc lập để làm lạnh thùng bảo ôn nên Q₀ = Q_MN

CHƯƠNG V

TÍNH CHỌN MÁY NÉN

5.1. CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC

5.1.1.Nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh:

t₀ = t_b - Dt₀  [3]

Với :

§  t_b: Nhiệt độ trong thùng bảo ôn.

§   Dt₀: Hiệu nhiệt độ yêu cầu. Đối với thiết bị lạnh thương nghiệp và đời sống ngày nay hiệu nhiệt độ chọn từ 8-13⁰C. Chọn Dt₀ = 8⁰C

t₀ = -18 - 8= -26 (⁰C).

 5.1.2.Nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân:

Các ô tô lạnh thường tận dụng vận tốc gió do xe chuyển động để giải nhiệt dàn ngưng. Nhiệt độ ngưng tụ (t_k) của hơi tác nhân giải nhiệt bằng không khí được xác định bằng công thức:

                               t_k = t_kkra + Dt_k

Với :

§  t_kkra: nhiệt độ không khí ra khỏi bình ngưng, ⁰C. Chọn độ chênh giữa nhiệt độ không khí vào và ra khỏi bình ngưng là 8⁰C. Nhiệt độ không khí vào ở trung bình trên toàn đất nước = 37,3⁰C

§  Dt_k: hiệu nhiệt độ trung bình giữa môi chất lạnh ngưng tụ và không khí giải nhiệt. Dt_k có giá trị trong khoảng 10 -:- 15⁰C. Chọn Dt_k = 10⁰C;

v Vậy :

                      t_k = 37,3 + 8 + 10 = 55,3 (⁰C).

5.1.3.Độ quá nhiệt, quá lạnh :

Chọn độ quá nhiệt của hơi hút đối với R134a = 20⁰C (freon)

t_h = t₀ +Dt_qn= -26 +20= -6(⁰C).

Trong thiết bị hồi nhiệt lượng nhiệt quá lạnh bằng lượng nhiệt quá nhiệt trao đổi: h₁ - h_1' = h_3' - h₃    =>   h₃ = h_3' + h_1' - h₁.

Trong đó:

§  1' -1: Quá nhiệt hơi hút: Dt_qn = t_h - t₀, t_h: nhiệt độ hơi hút vào máy nén.

§  1 - 2 : Nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp P₀ đến áp suất cao P_k, đẳng entropi.

§  2 - 2': Làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bão hòa.

§  2' - 3': Ngưng tụ môi chất đẳng áp, đẳng nhiệt.

§  3' - 3: Quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp.

§  3 - 4: Quá trình tiết lưu đẳng entalpi ở van tiết lưu.

§  4 - 1': Quá trình bay hơi trong dàn bay hơi đẳng áp và đẳng nhiệt

Tra bảng ta có:[7]

5.2. TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ ĐỘNG CƠ MÁY NÉN

5.2.1.Tính chọn máy  nén:

Q_0MN = 2390,97(W) = 2,39097(kJ/s).

Năng suất lạnh riêng khối lượng:

q_o = h_1' - h₄ = 383 - 250 = 133(kJ/kg).

Năng suất khối lượng thực tế của máy nén (lưu lượng môi chất nén qua máy nén):

          0,01798(kg/s)

Năng suất thể tích thực tế của máy nén:

=  .v₁ = 0,01798 x 0,21 » 0,00378 (m³/s).

Hệ số cấp của máy nén:

l = l_c. l_tl. l_k. l_w. l_r       [3]

Với :

§  l_c: hệ số tính đến thể tích chết.

§  l_tl: hệ số tính đến tổn thất nhiệt do tiết lưu.

§  l_w: hệ số tính đến tổn thất do hơi hút vào xi-lanh bị đốt nóng.

§  l_r: hệ số tính đến tổn thất do rò rỉ môi chất qua pittông, xi-lanh, secmăng và van từ khoang nén về khoang hút.

Công thức trên có thể được viết gọn lại thành:­

l = l_i. l_w'

Với :

§  Lấy DP₀ = DP_k = 10kPa = 10000Pa[3]

§  P₀ = 102000Pa

§  P_k = 1221350Pa

§  m = 1 đối với máy nén freon. [3]

§  C = 0,04: tỉ số thể tích chết.[3]

              l_w'  ==0,7711[2]

Vậy:            l = l_i. l_w' = 0,455 x 0,7711» 0,3508

Thể tích lý thuyết do pittông quét được:

              0,01078(m³/s)

Hệ số lạnh của chu trình:

              2,333

Tỉ số nén:

              11,974

v Chọn máy nén pittông II14 1 cấp của Nga có:   

              V_ltMN = 0,0111(m³/s)

              Số xi-lanh: z = 1

              Đường kính pittông: d = 67,5 (mm)

              Số vòng quay: n = 24 (vòng/s)

Số lượng máy nén yêu cầu:

              0,97117

Chọn Z = 1 máy nén.

5.2.2. Tính động cơ lắp sẵn:

Động cơ lắp vào máy nén phải có đủ công suất để bù đắp cho tất cả các tổn thất xảy ra trong quá trình vận hành. Các tổn thất công suất được cho trong sơ đồ sau:

Ø Công nén đoạn nhiệt:

N_s = m_tt.l (kW)

Với    

§  : lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s.

§   :công nén riêng, kJ/kg;

§  N_s = 0,01798 x (460 - 383) = 1,38446 (kW).

Ø Công nén chỉ thị: công nén thực do quá trình nén lệch khỏi quá trình nén đoạn nhiệt lý thuyết.:  (kW)

Với:

§  h_i: hiệu suất chỉ thị, hệ số kể đến tổn thất trong.

§  h_i = l_w' + b.t_o.

        0,771+0,001x(-26)=0,7451

v Vậy: 1,858(kW)

Ø Công nén hiệu dụng N_e: công nén có tính đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén:   N_e = N_i + N_ms

Với:

§   N_ms = V_tt.p_ms            

§  p_ms: áp suất ma sát riêng. Chọn p_ms = 0,059 MPa đối với máy nén freon thẳng dòng.  [3]

§  =0,3508x0,0111=0,003894(m³/s)

Vậy :           N_e = 1,858 + 0,003894x 0,059.10³ » 2,0877 (kW)

Ø Công suất điện: công suất đo được trên bảng đấu điện, có kể đến tổn thất truyền động.

              (kW)

Với :

§  Hiệu suất truyền động của khớp, đai...h_tđ = 0,95.

§  Hiệu suất động cơ: h_el = 0,8

              (kW)

Ø Công suất động cơ lắp đặt: N_đc

Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn N_el. Chọn hệ số an toàn là 2,1 cho máy lạnh nhỏ do chế độ làm việc dao động lớn và điện lưới không ổn định.

N_đc = 2,1 x N_el = 2,1 x 3,743 = 5,76877 (kW).

Chọn động cơ lắp sẵn cho máy nén có công suất động cơ N_đc = 6 (kW).

CHƯƠNG VI

TÍNH CHỌN DÀN LẠNH

6.1.THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ĐI VÀO VÀ RA KHỎI DÀN LẠNH

Ø Chọn thông số  của không khí đi vào dàn lạnh:

§  t₁ = -17 (⁰C)         j₁ = 90%

§  d₁ = j₁.d­₁”= 0,9 x 1,01.10^-3 = 0,909.10^-3 (kg/kg).

§  h₁ = h_k1 + j₁.h₁”= -17,17 + 0,9 x 2,495 = -14,92 (kJ/kg).

Với:

§  d ₁”: độ chứa hơi của không khí bão hòa ở t₁⁰C. Tra giản đồ I_d của không khí ẩm ta được d₁” = 1,01.10^-3 (kg/kg).

§  h_k1 và h₁”: entalpi của không khí khô và hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t₁

Ø Chọn thông số của không khí đi ra khỏi dàn lạnh:

§  t₂ = -19 (⁰C)         ; j₂ = 95 (%).

§  d₂ = j₂.d₂”= 0,95 x 0,85.10^-3 = 0,8075.10^-3 (kg/kg)

§  h₂ = h_k2 + j₂.h₂”= -19,18 + 0,95 x 2,09 = -17,19 (kJ/kg).

Với:

§   d₂”: độ chứa hơi của không khí bão hòa ở t₂⁰C. Tra giản đồ I_d của không khí ẩm ta được d₂” = 0,85.10^-3 (kg/kg)

§  h_k2 và h₂”: entalpi của không khí khô và hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t₂.

6.2. TÍNH DÀN LẠNH

Ø Tỉ số nhiệt ẩm:

Vẽ đường cong e = f(t_v) theo công thức và đường thẳng e = 22365 trên cùng một đồ thị để xác định nhiệt độ bề mặt dàn lạnh t­_v:

.................................................................................................

Từ đồ thị, ta xác định được t_v = -22,2 (⁰C).

6.2.1.Chọn kết cấu dàn lạnh:

Chọn bề mặt truyền nhiệt của dàn lạnh là chùm ống đồng bố trí song song có cánh phẳng bằng nhôm lồng vào ống:

§  Đường kính ngoài của ống:              d_ng     = 0,012 (m).

§  Đường kính trong của ống:               d_tr­          = 0,010 (m).

§  Bước cánh:                                       S_c      = 0,004 (m).

§  Bề dày cánh:                                    d_c       = 0,0004 (m).

§  Bước ống:                               S₁      = 0,045 (m).

                                                    S₂      = 0,045 (m).

Ø Diện tích cánh của 1m ống:

Ø Diện tích khoảng giữa các cánh của 1m ống:

              (m²/m)

Ø Tổng diện tích mặt ngoài có cánh của 1m ống:

              F = F₀ + F_C = 0,956 + 0,0339 = 0,9899 (m²/m)

Ø Diện tích bề mặt trong của 1m ống:

              F_tr = p.d_tr = 3,14 x 0,01 = 0,0314 (m²/m)

Ø Hệ số làm cánh:

6.2.2. Xác định số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí:

Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí với chùmống có cánh phẳng hình chữ nhật có thể xác định từ công thức:

Ø Đường kính tương đương:

Ø Hệ số Re:

Chọn vận tốc không khí: w = 4,5 (m/s).

Độ nhớt động học của không khí ở -17 (⁰C): n = 12,72.10^-6 (m²/s).

Ø Xác định số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí:

-         Ban đầu ta chọn số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí: z = 3.

-         Chiều dài cánh theo chiều chuyển động của không khí:

                       L=S₂.z = 0,045x= 0,135 (m).

-         Tỉ số: 20,7955

-         Số mũ n: 0,58725

-         Số mũ m:

-         Hệ số A: tra trong tài liệu [1] theo tỉ số L/d_tđ. Với L/d_tđ = 20,7955 Þ A = 0,195

-         Hệ số B:

-         Hệ số C: C = 0,195 x 0,809 = 0,157755

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí:

              (W/m²K)

    Với hệ số dẫn nhiệt của không khí ở -17⁰C: l = 0,023 (W/mK)

-         Hệ số tỏa nhiệt quy ước:

Với:

§  x:hệ số tách ẩm: t_v < 0⁰C                                   

§  d_t: bề dày lớp tuyết đóng trên bề mặt. Chọn d_t = 0,005 (m).

§  l_t: hệ số dẫn nhiệt của lớp tuyết: l_t = 0,2 (W/mK).

§  R_c: nhiệt trở tại chỗ tiếp xúc giữa cánh và ống: R_c = 0,005 (m²K/W).

              (W/m²K)

-         Thông số m:

.

    Với l_c là hệ số dẫn nhiệt của nhôm: l_c = 203,5 (W/mK).

-         Chiều cao quy ước của cánh:

              h’ = 0,5d_ng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m)

        Với :

§  Cánh hình vuông:  

§  B = S₁ = S₂ = 0,045 (m)

Þ h’ = 0,5 x 0,012 x (4,3 – 1)(1 + 0,35ln4,3) = 0,03004 (m)

-         Thông số: mh’ = 22,81 x 0,03004 = 0,68531

-         Hiệu suất cánh:  được tra theo bảng trong tài liệu [1] dựa vào tích số mh’. Với mh’ = 0,6924 Þ E = 0,8673.

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí quy đổi theo bề mặt trong của ống:                                  

    Với Y là hệ số kể đến sự truyền nhiệt không đều theo chiều cao cánh: Y = 0,85.

-         Mật độ dòng nhiệt về phía không khí qui đổi theo bề mặt trong của ống:

              q_tr = a_qtr(t_kh – t_v) = 450,296 x (-18 + 22,2) = 1891,24(W/m²)

-         Diện tích bề mặt truyền nhiệt:

              1,26423(m²)

-         Lượng không khí đi qua dàn lạnh:

              1.05329(kg/s

-         Thể tích không khí đi qua dàn lạnh:

              0.79016(m³/s)

              r_kk ở -17⁰C = 1,333 (kg/m³)

-         Diện tích cho không khí đi qua: 0.17559(m²).

-         Diện tích bề mặt truyền nhiệt của 1 cụm ống:

-         Số cụm ống trong dàn lạnh:

               (cụm)

Kết quả không tương thích với giá trị z đã chọn ban đầu nên ta phải chọn lại z và thực hiện phép lặp.

Chọn lại z = 4; 5; 6; 7 ta có bảng tính lặp:

-         Chiều dài ống trong một cụm ống:

5,912(m)

    Với

-         Số hàng ống trong một cụm ống:

              =

Làm tròn m=8

K: tỉ số giữa chiều rộng và chiều cao của cụm ống. Chọn K = 2

Thử lại với m=8 thì :

-         Chiều dài của một ống trong một cụm ống:

               (m)

Chọn l = 0,8(m).

v Vậy dàn lạnh gồm 7 cụm ống theo chiều chuyển động của không khí, trong mỗi cụm ống có 8 ống, và chiều dài mỗi ống là 0.8m

6.2.3. Xác định nhiệt độ sôi của R134a trong dàn lạnh:

-         Để kiểm tra nhiệt độ sôi của R134a xem có phù hợp với giá trị ta đã chọn hay không, chúng ta xác định mật độ dòng nhiệt về phía R134a q_atr = f(t₀) theo 1 số giá trị t_0­ cho trước. Dựng đường cong q_atr = f(t₀) và q_atr = 1903,86 trên cùng một đồ thị. Từ giao điểm có được, ta xác định t₀ của R134a trong dàn lạnh.

Đồ thị q_atr = f(t₀)

................................................................................................................

          Từ đồ thị Þ t₀ = -25,33 (⁰C). Thoả nhiệt bay hơi ban đầu chọn bằng -26^oC

CHƯƠNG VII

TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ

7.1. NHIỆT THẢI NGƯNG TỤ Q_K

Nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ Q_k (kW) là nhiệt lượng mà không khí làm mát phải lấy đi:

                    Q_k = m.q_k = m.(h₂ - h₃), (kW).

                        = 0,01798x (460 - 250) = 3,7758 (kW).

7.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DÀN NGƯNG TỤ:

Bề mặt truyền nhiệt của dàn ngưng tụ là chùm ống đồng bố trí song song có cánh phẳng bằng nhôm lồng vào ống:

§  Đường kính ngoài của ống:               d_ng     = 0,012 (m).

§  Đường kính trong của ống:               d_tr­          = 0,010 (m).

§  Bước cánh:                              S_c      = 0,004 (m).

§  Bề dày cánh:                                     d_c       = 0,0004 (m).

§  Bước ống:                                S₁      = 0,045 (m).

                                          S₂      = 0,045 (m).

Ø Diện tích cánh của 1m ống:

Ø Diện tích khoảng giữa các cánh của 1m ống:

              (m²/m)

Ø Tổng diện tích mặt ngoài có cánh của 1m ống:

              F = F₀ + F_C = 0,956 + 0,0339 = 0,9899 (m²/m)

Ø Diện tích bề mặt trong của 1m ống:

              F_tr = p.d_tr = 3,14 x 0,01 = 0,0314 (m²/m)

Ø Hệ số làm cánh:

7.3. TÍNH CHỌN DÀN NGƯNG TỤ

Chọn độ chênh lệch nhiệt độ của không khí trong bình ngưng: Dt = 8⁰C.

-         Nhiệt độ không khí bên ngoài trong khi xe chuyển động: t₁ = 37,3⁰C.

-         Nhiệt độ không khí khi ra khỏi bình ngưng: t₂ = t₁ + Dt = 37,3 + 8 = 45,3⁰C.

-         Nhiệt độ trung bình của không khí trong bình ngưng là:

                   (⁰C)

-         Các thông số của không khí ở 41,3⁰C là:

§  C_kk = 1 (kJ/kgK)

§  r_kk = 1,1245 (kg/m³)        

§  l_kk = 2,767.10^-2 (W/mK)

§  n_kk = 17,059.10^-6 (m²/s)

-         Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit Dt_tb:

          13,61(⁰C)

-         Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt bình ngưng:

              (kg/s)

-         Thể tích không khí giải nhiệt:

              (m³/s)

7.3.1 Xác định hệ số tỏa nhiệt về phía không khí:

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí với chùmống có cánh phẳng hình chữ nhật có thể xác định từ công thức:

-         Đường kính tương đương:

-         Chọn vận tốc không khí: w = 4,5 (m/s).

-         Độ nhớt động học của không khí ở 41.3 (⁰C): n = 17,059.10^-6 (m²/s).

-         Chọn số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí: z = 1.

-         Chiều dài cánh theo chiều chuyển động của không khí: L = S₂.z = 0,045 x 1 = 0,045 (m).

-         Tỉ số:

-         Số mũ n:

-         Số mũ m:

-         Hệ số A:tra trong tài liệu [1] theo tỉ số L/d_tđ. Với L/d_tđ = 6,9318 Þ A =   0,195.

-         Hệ số B:

-         Hệ số C:

 C = A.B=0,195 x 0,94912 = 0,185

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí:

              Hệ số dẫn nhiệt của không khí ở 41.3⁰C: l = 0,0276 (W/mK)

              (W/m²K)

-         Thông số m:

              l_c: hệ số dẫn nhiệt của nhôm: l_c = 203,5 (W/mK).

-         Chiều cao quy ước của cánh:

              h’ = 0,5d_ng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m)

              Đối với cánh hình vuông:

              B = S₁ = S₂ = 0,045 (m)

              Þ h’ = 0,5 x 0,012 x (4,3 – 1)(1 + 0,35ln4,3) = 0,03004 (m)

-         Thông số: mh’ = 24,2403x 0,03004 = 0,72818

-         Hiệu suất cánh:  được tra theo bảng trong tài liệu [1] dựa vào tích số mh’. Với mh’ = 0,72818 Þ E = 0,7802.

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí quy đổi theo bề mặt trong của ống:

              Y: hệ số kể đến sự truyền nhiệt không đều theo chiều cao cánh: Y = 0,85.

-         Mật độ dòng nhiệt về phía không khí theo bề mặt trong của ống:

    Với:

§   Dt_v = t_k – t_v: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa nhiệt độ ngưng tụ và vách ngoài.

§  Dt_tb: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa môi chất ngưng tụ và môi trường làm mát.

§   d_th = 0,002 (m): bề dày của thép.

§  l_th = 45,3 (W/mK): hệ số dẫn nhiệt của thép

              (m²K/W)

7.3.2 Xác định hệ số tỏa nhiệt về phía R134a:

-         Các thông số vật lý của R134a ở t_k = 55,3⁰C là:

§  l = 72,84.10^-3 (W/mK)

§  m = 177.10^-6 (Ns/m²)

§  r = 1203,65 (kg/m³)

§  n = 0,16725.10^-6 (m²/s)

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía R134a:

-         Mật độ dòng nhiệt về phía R134a:

              q_atr = a_a.Dt_v = 3522.Dt_v^{- 0,25}.Dt_v = 3522.Dt_v^0,75

-         Giải phương trình:

          Dùng phương pháp lặp, ta tìm được Dt_v = 11.36⁰C

-         Mật độ dòng nhiệt về phía không khí qui đổi theo bề mặt trong của ống:

              q_tr = 9750.5044 x (13.6-11.36)= 21841 (W/m²)

-         Diện tích bề mặt trong của bình ngưng:

              (m²)

-         Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt bình ngưng:

              (kg/s)

-         Thể tích không khí giải nhiệt:

              (m³/s)

                   r_kk ở 41,3⁰C = 1,1245(kg/m³)

-         Diện tích cho không khí đi qua:

              (m²).

-         Diện tích bề mặt truyền nhiệt của 1 cụm ống:

-         Số cụm ống trong dàn lạnh:

               (cụm)

Kết quả tính được chưa phù hợp với giá trị chọn ban đầu z=1 nên ta phải chọn lại một số giá trị z và thực hiện phép lặp

-         Tiếp tục chọn z=2;3;4;5 và thực hiện các bước như trên ta có bảng kết quả:

-         Tổng chiều dài ống trong một cụm ống:

              (m)

-         Số hàng ống trong một cụm ống:

              =

Làm tròn m=6

K: tỉ số giữa chiều rộng và chiều cao của cụm ống. Chọn K = 2

Thử lại với m=6 thì :

-         Chiều dài của một ống trong một cụm ống:

               (m)

Chọn l = 0,6(m).

v Vậy dàn ngưng tụ gồm 2 cụm ống theo chiều chuyển động của không khí, trong mỗi cụm ống có 6 ống, và chiều dài mỗi ống là 0,6m

CHƯƠNG VIII

TÍNH THIẾT BỊ PHỤ

8.1. TÍNH BÌNH CHỨA CAO ÁP

Bình chứa cao áp được bố trí về phía cao áp nằm sau bình ngưng. Nó giải phóng bề mặt truyền nhiệt của bình ngưng khỏi lớp chất lỏng, đồng thời cung cấp đồng đều một lượng lỏng cho van tiết lưu.

Theo quy định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 30% thể tích của toàn bộ hệ thống dàn bay hơi trong hệ thống lạnh có bơm cấp môi chất lỏng từ trên và 60% thể tích trong hệ thống lạnh cấp lỏng từ dưới lên. Khi vận hành, mức lỏng của bình cao áp chỉ được phép choán 50% thể tích bình.

Đối với các máy lạnh freôn:  V = (1500 -:- 2250).G.v

Với :

§ G: Lượng tác nhân đi qua bình chứa cao áp, kg/s. G = 0,01798(kg/s) với điều kiện môi chất lỏng có lưu lượng không đổi trong toàn chu trình lạnh.

§ v: Thể tích riêng của chất lỏng ở nhiệt độ t_k = 55,3⁰C, v = 0,927825.10^-3 (m³/kg)    

=>V = (1500 ¸ 2250) x 0,01798 x 0,9278.10^-3 = 0,025 ¸ 0,03753 (m³)

=> Chọn bình chứa có thể tích chứa: V = 0,03 (m³).

8.2. TÍNH THIẾT BỊ HỒI NHIỆT

Phụ tải nhiệt của bình hồi nhiệt:

              Q_HN = G.[x.(i₂ – i’’) + (1 – x)(i₂ – i’)] = G.(i_w1 – i_w2) = G.q_HN

Với

§  G: lượng R134a đi qua bình hồi nhiệt, kg/s.

§  i₂: entalpi của hơi ra khỏi bình hồi nhiệt.

§ i’, i’’: entalpi của freôn lỏng và của hơi freôn trên đường bão hòa P₀ (T₀), kJ/kg.

§ i_w1, i_w2: entalpi của freôn lỏng khi vào và ra khỏi bình hồi nhiệt, kJ/kg. Giá trị của i_w1 và i_w2 ứng với giá trị h_3’ và h₃ trên chu trình lạnh.

     Þ q_HN = i_w1 – i_w2 = h_3’ – h₃ = 270 – 250 = 20 (kJ/kg).

    Þ Q_HN = G.q_HN = 0,01798 x 20 = 0,3596 (kW).

-         Nhiệt độ của freôn lỏng khi ra khỏi bình hồi nhiệt: t_w2 = t₃ = 35⁰C.

-         Nhiệt độ của freôn lỏng khi đi vào bình hồi nhiệt: t_w1 = t_k = 55,3⁰C.

-         Nhiệt độ trung bình của freôn lỏng trong bình hồi nhiệt:

              .............................................(⁰C)

-         Các thông số vật lý của R134a lỏng ở 45,15⁰C như sau:

§  v = 0,196.10^-6 (m²/s)   

§  r = 1273,745 (kg/m³).

§  l = 76,688.10^-3 (W/mK)

§  C_p = 1,293(kJ/kg.K)

§ 

-         Nhiệt độ trung bình của hơi quá nhiệt:

               (⁰C)

-         Các thông số vật lý của hơi quá nhiệt ở t_qn = -16 (⁰C)

§  n = 1,35.10^-6 (m²/s)

§  r = 8,2137 (kg/m³).

§  l = 8,41.10^-3 (W/mK)

§  C_p = 0,5954 (kJ/kg.K)

§ 

-         Bình hồi nhiệt có ống xoắn trơn, bằng đồng, có đường kính: d_tr = 0,01 (m), d_ng = 0,012 (m).

-         Đường kính của cái lõi D₁ phải chọn sao cho không nhỏ hơn 8.d_ng. Chọn D₁ = 0,1 (m). Đường kính trong của thân bình hồi nhiệt D₂ = 0,157 (m). Hai cuộn ống xoắn lồng vào nhau cách nhau 1,5 (mm) đồng thời cũng cách đều hai vách 1,5 (mm) mỗi phía. Các vòng tròn trên một cuộn xoắn cách đều nhau một khoảng bằng 5 (mm).

-         Thể tích hơi quá nhiệt đi qua bình hồi nhiệt:

              (m³/s)

-         Diện tích hình vành khăn của bình hồi nhiệt:

               (m²)

-         Diện tích choán chỗ của hai cuộn ống xoắn:

              (m²)

-         Diện tích cho hơi quá nhiệt đi qua:

              F_h = F_HN – F_x = 0,0115 – 0,009684 = 0,001816 (m²)

-         Vận tốc hơi quá nhiệt chuyển động trong bình hồi nhiệt:

              (m/s)

-         Trị số Re của hơi:

_-          Nu = C.Re^m.Prⁿ.e_z

       Tính ở chế độ chảy quá độ đối với chùm ống bố trí song song và xác định theo bảng trong tài liệu [1]: C = 0,27;m = 0,63;n = 0,36;e_z = 1 với z ³ 14

    Þ Nu = 0,27 x 10714,63^0,63 x 0,785^0,36 x 1 = 85,583

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía hơi quá nhiệt:

               (W/m²K)

-         Thể tích freôn lỏng chuyển động trong ống:

               (m³/s)

-         Vận tốc của freôn lỏng trong ống:

              (m/s)

              Với n = 2 là số ống xoắn làm việc song song.

-         Đây là chế độ chảy rối cho nên:

              Nu = 0,021Re^0,8Pr^0,43e₁

              Vì e₁ = 1.

              Þ Nu = 0,021 x 4587,5978^0,8 x 4,2014^0,43 x 1 = 33,0786

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía freôn lỏng khi chưa có hiệu chỉnh:

              (W/m²K)

-         Hệ số hiệu chỉnh chuyển động xoắn ống:

    Với R_tb: bán kính uốn cong trung bình của hai cuộn ống xoắn:

              (m)

-         Hệ số tỏa nhiệt về phía freôn lỏng sau khi đã hiệu chỉnh:

              a_w = a_w^’.e_x = 253,673 x 1,28 = 324,70(W/m²K)

-         Hệ số truyền nhiệt quy đổi theo bề mặt ngoài:

    Với      d_v = 0,001 (m): bề dày của vách ống.

              l_v = 383,8 (W/mK): hệ số dẫn nhiệt của vách ống bằng đồng.

-         Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit:

              (⁰C)

-         Diện tích truyền nhiệt của bình hồi nhiệt:

              (m²)

-         Chiều dài ống đồng:

-         Số vòng xoắn trên mỗi cuộn ống xoắn:

              (vòng)

              Chọn n = 4 (vòng)

              d₁: đường kính trung bình của cuộn ống xoắn trong, m.

              d₂: đường kính trung bình của cuộn ống xoắn ngòai, m.

-         Chiều dài của mỗi cuộn ống xoắn là:

              l = n.d_ng + (n – 1).D = 4x 12 + (4 -1 ) x 5 = 63 (mm).

              D = 5 (mm): khoảng cách giữa hai vòng xoắn.

v Như vậy thiết bị hồi nhiệt có các thông số đã được chọn và tính toán ở trên.

8.3. TÍNH ĐƯỜNG ỐNG DẪN

-         Đường kính trong của ống dẫn được tính theo biểu thức:

               (m)

    Với :  G: lưu lượng tác nhân lạnh đi trong ống, kg/s.

              r: khối lượng riêng của tác nhân lạnh, kg/m³.

              w: vận tốc chuyển động của tác nhân lạnh, m/s.

    Tốc độ w có thể chọn như sau:

              Đường hút máy nén: w = 8– 15 (m/s).

              Đường đẩy máy nén: w = 10 – 18 (m/s).

              Đường dẫn lỏng: w = 0,5 – 1,25 (m/s).

8.3.1 Ống dẫn hơi hút:

-         Tại điểm 1: r = 7,864 (kg/m³).

-         Chọn w = 10 (m/s).

               (m)

-         Chọn d_tr theo chuẩn = 20(mm)

8.3.2 Ống đẩy:

-         Tại điểm 2: r = 65,8 (kg/m³).

-         Chọn w = 12 (m/s).

               (m)

-         Chọn d_tr theo chuẩn = 8 (mm)

8.3.3 Ống dẫn R134a lỏng:

-         Tại điểm 3’: r = 1058,3 (kg/m³).

-         Chọn w = 0,7 (m/s).

               (m)

-         Chọn d_tr theo chuẩn = 8 (mm)

CHƯƠNG IX

TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH

Bảng tính giá thành sơ bộ:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]  Trần Thanh Kỳ, Máy lạnh, NXB Giáo dục 1994.

[2]  Nguyễn Văn Lục, Hướng dẫn đồ án môn học Máy và Thiết bị lạnh, ĐH Bách Khoa Tp.HCM 1993.

[3]  Nguyễn  Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, NXB Khoa học Kỹ thuật 1999.

[4]  Nguyễn Oanh, Ô tô thế hệ mới- Điện lạnh ô tô, NXB Giao thông vận tải.

[4]  Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy, Môi chất lạnh, NXB Giáo dục 1998.

[5]  Nguyễn Đức Lợi, Kỹ thuật lạnh ứng dụng, ĐH Bách Khoa Hà Nội.

[6]  Lê Chí Hiệp, Kỹ thuật điều hòa không khí, NXB Khoa học Kỹ thuật 1997.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"