Thiết kế kết cấu tủ lạnh thương nghiệp2.1.Các thông số ban đầu Đề bài yêu cầu tính toán thiết kế 1 tủ lạnh thương nghiệp bảo quản thịt dê đặt trong siêu thị, chúng ta có các thông số: -
Trang 1Thiết kế kết cấu tủ lạnh thương nghiệp
2.1.Các thông số ban đầu
Đề bài yêu cầu tính toán thiết kế 1 tủ lạnh thương nghiệp bảo quản thịt dê đặt trong siêu thị, chúng ta có các thông số:
- Kho lạnh đặt ở trong siêu thị, nên chọn nhiệt độ môi trường trong siêu thị là 27oC, độ ẩm φ = 83%
Tốc độ gió trong siêu thị chọn = 2m/s
- Nhiệt độ bảo quản của kem: -0,5 → 0,5oC Ta chọn nhiệt độ bảo quản là 0oC
- Khối lượng thịt dê bảo quản : 90kg
- Phương pháp làm lạnh: làm lạnh trực tiếp nhờ môi chất lạnh, dàn bay hơi là dàn đối lưu tự nhiên
Tốc độ gió của kênh gió = 8m/s
2.2.Kết cấu của tủ
Với dung tích của thịt là 90kg ta chọn tủ có kích thước:
Dài : 3,2 m
Rộng: 0,8 m
Cao :1,8 m Thể tích phủ bì : 4,608 m3
Thịt dê được đặt trong các khay xốp bên ngoài bọc nilon kích thước 200.100.70
mm
Tủ được chia làm 3 tầng, mỗi tầng chứa 30kg thịt, mỗi khay chứa 0,5kg thịt Mỗi tầng có 60 khay, được chia làm 15 hàng và 4 cột
Lốc tủ được dặt ở dưới tủ, dàn ngưng, dàn lạnh cũng được dặt ở dưới tủ
Kết cấu tủ (bản vẽ)
Trang 23.Tính toán cách nhiệt cách ẩm kho lạnh
3.1.Xác định chiều dầy cách nhiệt:
-Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k
k=
2 1
1
1 1
1
cn n
i
-Ta có thể tính được chiều dầy lớp cách nhiệt:
n
i cn
1 1
1
-Trong đó:
cn:độ dầy yêu cầu của cách nhệt, m;
cn:hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, W/mK;
k: hệ số truyền nhiệt;
1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới tủ lạnh, W/m2.K;
2 : hệ số tỏa nhiệt của vách tủ vào buồng lạnh, W/m2.K;
i: bề dày của lớp vật liệu thứ i, m;
i: hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ i, W/mK;
-Ta xác định chiều dày cách nhiệt chung cho cả tường, trần và nền
Ở đây ta chọn vật liệu cách nhiệt cho tủ là bọt xốp polyurethane (có tác dụng cách nhiệt, cách ẩm)
Vật liệu Chiều dày, m Hệ số dẫn
nhiệt, W/mK Polyurethane CN (0,023 ÷
0,03)
-Chọn hệ số dẫn nhiệt của polyurethan CN=0,023,W/mK; k 0 , 23
Tính 1:
Trang 3Tốc độ gió ở trong phòng =2 m/s, tra bảng thông số vật lý của không khí ứng với 270C ta được:
6
10 87
,
15
m2/s ; 2 , 64 10 2W/mK;
-Ta có : Re
6 2 , 27 10 10
87 , 15
8 , 1
2 >105
-Mà Nu 0 , 032 Re 0 , 8 616 , 6
8 , 1
10 64 , 2 6 , 616
l
Nu
Tính 2:
Tốc độ gió ở trong tủ lạnh 8 m/s, tra bảng thông số vật lý của không khí ứng với -100C ta được:
6
10 43
,
12
m2/s ; 2 , 36 102 W/mK;
6 11 , 6 10 10
43 , 12
8 , 1 8
-Mà Nu 0 , 032 Re 0 , 8 2273 , 6
8 , 1
10 36 , 2 6 , 2273
l
Nu
-Thay số :
cn=
n
i cn
1 1
1
8 , 29
1 291 , 0
0005 , 0 2 3 , 45
0006 , 0 2 04 , 9
1 23 , 0
1 023
,
Chọn cn 100 mm
-Hệ số truyền nhiệt thực được tính theo công thức:
k t=
2 1
1
1 1
1
cn n
i
8 , 29
1 023 , 0
1 , 0 291 , 0
0005 , 0 2 3 , 45
0006 , 0 2 04 , 9 1
1
3.2.Kiểm tra đọng sương
Trang 4-Nhiệt độ trong siêu thị t 0C
1 27 ,độ ẩm 13 83 %,tra đồ thị h-x ta được:
C
t s 24 , 5 0
-Nhiệt độ trong tủ lạnh t 0C
-Theo biểu thức
58 , 0 ) 10 ( 27
5 , 24 27 04 , 9 95 , 0
.
95
,
0
2 1
1
t t
t t
Thỏa mãn điều kiện vách ngoài không bị đọng sương ;
3.3.Kiểm tra đọng ẩm
Do cấu tạo của vách có 3 lớp trong đó có 2 lớp tôn bọc lấy lớp cách nhiệt ở giữa nên ẩm không thể thẩm thấu qua vách cách nhiệt do đó ta có thể
bỏ qua phần tính cách ẩm
4.Tính năng suất lạnh của tủ lạnh
-Dòng nhiệt tổn thất Q, được xác định bằng biểu thức:
W Q Q Q
Q 1 2 3,
Q1-Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che của tủ lạnh;
Q2-Dòng nhiệt tổn thất từ các nguồn khác nhau khi vận hành;
Q3 -Dòng nhiệt tổn thất do phần hở của tủ lạnh;
4.1.Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1;
12 11
Q
11
Q -dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ;
12
Q -dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời;
4.1.1.Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ;
11
Q -được xác định từ biểu thức:
) (1 2
Q t
t
k -hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che;
F-diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2;
1
t -nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C;
2
t -nhiệt độ trong buồng lạnh, 0C;
-Trong đó :k t 0 , 222; t 27 10 37 0K
-Diện tích bên ngoài kho lạnh bằng diện tích đáy cộng diện tích trần và diện tích xung quanh:
(3,2.0,8)+(3,2.0,8)+(1,8.3,2+2.1,8.0,8+0,5.3,2+0,5.3,2)=16,96m2
Vậy : Q1 0 , 222 16 , 96 37 139 , 3 W;
Trang 54.1.2 Dòng nhiệt qua tường bao và trần do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời;
Do tủ lạnh đặt trong siêu thị nên ta có thể bỏ qua dòng nhiệt qua tường bao và trần của tủ lạnh do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời: Q12 0
4.2.Dòng nhiệt tổn thất từ các nguồn nhau khi vận hành Q2;
22 21
Q
21
Q -dòng nhiệt do chiếu sáng tủ;
22
Q -dòng nhiệt do động cơ điện;
4.2.1.dòng nhiệt do chiếu sáng tủ Q21;
-Q21:được xác định từ biểu thức:
,
Q W F- diện tích của buồng ,m2;
56 , 2 8
,
0
.
2
,
A-nhiệt tỏa ra khi chiếu sáng 1m2diện tích tủ, W/m2;
-Do đây là buồng bảo quản nên A=1,2 Wm2;
Vậy: Q21 1 , 2 2 , 56 3 , 1 W;
4.2.2.Dòng nhiệt do động cơ điện Q22;
N
Q22 1000 ,W;
N-công suất động cơ điện, KW;
Chọn 1 giàn lạnh có 1 quạt gió,công suất 1KW;
W
Q22 1000 1 1000 ; Vậy :Q2 Q21Q22 3 , 1 1000 1003 , 1 W ;
4.3.Dòng nhiệt do phần hở của tủ lạnh Q3;
t F
Q3
Trong trường hợp này cửa tủ luôn mở nên có sự trao đổi nhiệt giữa 2 môi trường không khí :t 0C
1 27 ;t b 10 0C; -Nhiệt độ xác định: t t t b C
2
10 27
-Chọn 6m/s;
-Tra bảng thông số vật lý của không khí khô tại 8 , 5 0C ta được;
2
10
.
498
,
6
10
.
01
,
14
6 5 , 14 10 10
01 14
2 1 6
l >10 5
-Mà:Nu 0 , 032 Re 0 , 8 1185 , 6
Trang 6-Suy ra: 24 , 68
2 , 1
10 498 , 2 6 , 1185
l
Nu
F-diện tích phần cửa tủ luôn hở;
84 , 3 2 , 3 2 ,
Vậy: Q3 24 , 68 3 , 84 ( 27 10 ) 3506 , 5 W
Tổng dòng nhiệt tổn thất vào tủ lạnh;
4650 5
, 3506 1
, 1003 3
, 139
3 2 1
Q Q Q Q