Thiết kế dàn lạnh Ôtô

CHÖÔNG I: TOÅNG QUAN 1.1.MOÂI CHAÁT LAÏNH R134a: Moâi chaát laïnh R134a coù coâng thöùc CH2F - CF3 laø moâi chaát laïnh coù chæ soá phaù huyû taàng ozon baèng 0, duøng ñeå thay theá cho R12 ôû daõy nhieät ñoä cao vaø trung bình, ñaëc bieät trong ñieàu hoaø khoâng khí. ÔÛ daõy nhieät ñoä thaáp R134a khoâng coù nhöõng ñaëc tính thuaän lôïi, hieäu quaû naêng löôïng thaáp. Trong heä thoáng ñieàu hoaø khoâng khí thöôøng duøng loaïi daàu boâi trôn PAG-polyalkylenglycol hoaø tan hoaøn toaøn trong moâi chaát R134a. R134a phuø hôïp vôùi haàu heát caùc kim loaïi, hôïp kim, vaø phi kim loaïi cheá taïo maùy, tröø keõm, nhoâm, magie, chì ,hôïp kim nhoâm vôùi thaønh phaàn magie lôùn hôn 2% khoái löôïng. R134a coù chæ soá laøm noùng ñòa caàu baèng 90% cuûa R12 vaø cuõng coù nhieàu ñaëc tính gioáng R12 nhö : Khoâng chaùy noå Khoâng ñoäc haïi, khoâng aûnh höôûng xaáu ñeán cô theå soáng Töông ñoái beàn vöõng hoaù vaø nhieät Coù caùc tính chaát toát vôùi kim loaïi cheá taïo maùy Coù tính chaát nhieät ñoäng vaø vaät lyù phuø hôïp 1.2. OÂ TOÂ LAÏNH: Tuyø thuoäc vaøo taûi troïng vaø coâng duïng oâ toâ laïnh coù theå chia thaønh caùc loaïi nhö sau: loaïi taûi troïng nheï (0.5-1.5 taán) söû duïng trong noäi thaønh, loaïi taûi trong trung bình (2.5-5 taán) ñöôïc söû duïng trong noäi thaønh vaø giöõa caùc thaønh phoá, loaïi taûi trong naëng (8 -22 taán) ñöôïc söû duïng giöõa caùc thaønh phoá vaø coù theå giöõa caùc quoác gia. OÂ toâ laïnh thöôøng coù caáu taïo nhö sau: ñoái vôùi taûi troïng nheï thì phaàn ñaàu keùo vaø buoàng laïnh laø moät khoái thoáng nhaát; ñoái vôùi loaïi taûi troïng trung bình vaø lôùn thì coù ñaàu keùo rieâng vaø buoàng laïnh ñöôïc ñaët treân rô mooc 2 caàu vôùi heä thoáng laïnh ñoäc laäp, coøn ñoái vôùi taûi troïng lôùn thì coù ñaàu keùo rieâng vaø buoàng laïnh ñöôïc ñaët treân loaïi rô mooc 1 caàu. OÂ toâ laïnh coù thaân baèng goã hoaëc baèng kim loaïi ñöôïc caùch nhieät caån thaän vaø ñaët treân khung xe. Nhieät ñoä beân trong buoàng laïnh coù theå ñaït töø +12 ñeán -200C. OÂ toâ laïnh duøng ñeå vaän chuyeån caùc loaïi thöïc phaåm laøm maùt thì coù lôùp caùch nhieät bình thöôøng vôùi heä soá truyeàn nhieät khoâng lôùn hôn 0.7W/m2K, coøn neáu vaän chuyeån caùc loaïi thöïc phaåm ñoâng laïnh thì phaûi ñöôïc caùch nhieät toát hôn vôùi heä soá truyeàn nhieät khoâng lôùn hôn 0.4W/m2K. OÂ toâ laïnh cuõng ñöôïc caùch nhieät baèng vaät lieäu moáp xoáp. 1.3. HEÄ THOÁNG LAÏNH TREÂN OÂ TOÂ LAÏNH: Heä thoáng laïnh treân oâ toâ laïnh vôùi taûi troïng trung bình vaø nheï thöôøng bao goàm nhöõng thieát bò sau: Maùy laïnh neùn hôi Daøn laïnh bay hôi tröïc tieáp laøm laïnh saûn phaåm nhôø daøn quaït ñoái löu cöôõng böùc. Daøn noùng giaûi nhieät baèng quaït gioù. Van tieát löu Thieát bò hoài nhieät. Bình chöùa cao aùp. Phin saáy loïc. Maét ga. Rôle nhieät ñoä. Rôle aùp suaát thaáp. Rôle aùp suaát cao. Chöùc naêng, caáu taïo cuûa caùc thieát bò: Maùy neùn: huùt hôi ra khoûi daøn laïnh nhaèm duy trì aùp suaát khoâng ñoåi trong bình boác hôi vaø neùn hôi ñeán aùp suaát ngöng tuï trong daøn noùng. Thöôøng duøng maùy neùn nöûa kín Daøn laïnh: duøng ñeå laøm laïnh khoâng khí. Thöôøng duøng loaïi daøn laïnh laøm laïnh tröïc tieáp, coù caùnh taûn nhieät loaïi caùnh phaúng, ñoái löu cöôõng böùc nhôø quaït gioù. Quaït hoaït ñoäng nhôø söï truyeàn ñoäng cuûa ñoäng cô diesel qua ñai truyeàn. Daøn noùng: duøng ñeå truyeàn nhieät löôïng cuûa taùc nhaân laïnh cho moâi tröôøng giaûi nhieät. Thöôøng duøng laø loaïi chuøm oáng coù caùnh taûn nhieät daïng caùnh phaúng, ñoái löu cöôõng böùc nhôø quaït gioù, hoaït ñoäng nhôø söï truyeàn ñoäng cuûa ñoäng cô diesel qua ñai truyeàn. Van tieát löu: ñeå tieát löu chaát loûng taùc nhaân laïnh töø aùp suaát ngöng tuï ñeán aùp suaát soâi vaø ñieàu chænh vieäc cung caáp loûng cho heä thoáng duøng. Thieát bò hoài nhieät: duøng ñeå trao ñoåi nhieät giöõa loûng taùc nhaân töø bình chöùa ñeán van tieát löu vaø hôi taùc nhaân laïnh ñi ra khoûi daøn laïnh nhaèm taän duïng nhieät ñeå quaù nhieät hôi huùt. Thöôøng duøng laø loaïi oáng xoaén ruoät gaø loàng trong oáng. Bình chöùa cao aùp: ñöôïc boá trí veà phía cao aùp sau thieát bò ngöng tuï ñeå chöùa loûng taùc nhaân laïnh sau ngöng tuï nhaèm giaûi phoùng beà maët truyeàn nhieät cho thieát bò ngöng tuï ñoàng thôøi döï tröõ moät löôïng loûng ñaûm baûo cho söï hoaït ñoäng bình thöôøng cuûa heä thoáng. Phin saáy loïc: ñöôïc boá trí treân ñöôøng oáng daãn loûng tröôùc tieát löu vaø treân ñöôøng daãn hôi veà maùy neùn nhaèm loaïi aåm vaø caùc tinh theå ñaù taïo thaønh, traùnh hieän töôïng taéc aåm cho van tieát löu vaø aåm xaâm nhaäp vaøo maùy neùn. Maét gas: laø kính quan saùt laép treân ñöôøng loûng (sau phin saáy) ñeå quan saùt doøng chaûy cuûa moâi chaát laïnh. Rôle nhieät ñoä: coù nhieäm vuï ñieàu khieån töï ñoäng quaù trình ñoùng môû cho heä thoáng hoaït ñoäng hoaëc ngöng hoaït ñoäng nhaèm oån ñònh nhieät ñoä laøm laïnh theo giaù trò ñònh tröôùc. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa heä thoáng: Maùy neùn huùt hôi ôû aùp suaát thaáp, nhieät ñoä thaáp töø thieát bò hoài nhieät neùn leân tôùi nhieät ñoä vaø aùp suaát cao roài ñaåy hôi moâi chaát laïnh naøy vaøo thieát bò ngöng tuï. Taïi thieát bò ngöng tuï hôi moâi chaát laïnh ñöôïc giaûi nhieät bôûi khoâng khí vaø ngöng tuï thaønh loûng. Loûng moâi chaát laïnh ñöôïc ñöa vaøo bình chöùa cao aùp. Töø bình chöùa cao aùp loûng ñöôïc ñöa vaøo thieát bò hoài nhieät vaø trao ñoåi nhieät vôùi hôi moâi chaát ñeán töø daøn laïnh ñeå thaønh loûng quaù laïnh. Loûng quaù laïnh ñöôïc ñöa qua phin saáy loïc ñeå loaïi tröø caùc taïp chaát cô hoïc vaø aåm. Loûng naøy tieáp tuïc ñöôïc ñöa qua van tieát löu, qua ñoù aùp suaát ñöôïc giaûm ñoät ngoät töø aùp suaát cao (aùp suaát ngöng tuï) ñeán aùp suaát thaáp (aùp suaát boác hôi). Loûng aùp suaát thaáp naøy ñöôïc ñöa vaøo thieát bò boác hôi, ôû ñoù loûng moâi chaát laïnh thu nhieät cuûa buoàng tröõ ñoâng ñeå soâi vaø hoaù hôi ôû aùp suaát thaáp vaø nhieät ñoä thaáp. Hôi ra khoûi thieát bò boác hôi qua thieát bò hoài nhieät trôû thaønh hôi quaù nhieät vaø tieáp tuïc ñöôïc maùy neùn huùt trôû laïi roài tieáp tuïc moät chu trình kín. Heä thoáng ñieàu khieån ñaûm baûo oån ñònh nhieät ñoä buoàng tröõ ñoâng: khi nhieät ñoä thuøng xe haï xuoáng döôùi möùc quy ñònh thì rôle nhieät ñoä seõ ngaét maïch boä ly hôïp töø tính cuûa maùy neùn, maùy neùn seõ chaïy khoâng taûi. Sau moät khoaûng thôøi gian nhieät ñoä trong thuøng xe taêng, rôle nhieät ñoä laïi ñoùng maïch boä ly hôïp töø tính cuûa maùy neùn cho heä thoáng hoaït ñoäng trôû laïi bình thöôøng. CHÖÔNG II: THIEÁT KEÁ THEÅ TÍCH & DIEÄN TÍCH THUØNG BAÛO OÂN Ta choïn saûn phaåm laïnh ñoâng caàn baûo quaûn vaø vaän chuyeån laø baép caûi. Ñònh möùc theå tích saûn phaåm: gv = 0,3 taán/m3. [2] Theå tích saûn phaåm chöùa trong thuøng baûo oân: (m3) Dieän tích saûn phaåm trong thuøng baûo oân: (m2) Vôùi: hsp laø chieàu cao cuûa saûn phaåm trong thuøng baûo oân. Choïn hsp = 1,8 (m). Dieän tích thöïc caàn thieát keá cho thuøng baûo oân: 10,88(m2) Vôùi bF laø heä soá söû duïng cuûa thuøng baûo oân. Choïn bF = 0,85 vôùi thuøng baûo oân coù Fl <20m2 Thuøng xe chuaån theo thieát keá cuûa Coâng ty kyõ ngheä laïnh Seaprodex Saigon Searefico vôùi naêng suaát 5 taán coù kích thöôùc beà maët ngoaøi: 5,000(m) x 2,350(m) x 2,150(m). => kích thöôùc beà maët trong cuûa thuøng baûo oân laø:4,790(m)x2,140(m) x1,938(m). =>Fl =4,790x2,140=10,25 coù theå xem10,88(m) neân thoaû yeâu caàu. Vaäy thuøng baûo oân coù kích thöôùc nhö thuøng xe chuaån cuûa Coâng ty kyõ ngheä laïnh Seaprodex Saigon Searefico: daøi x roäng x cao 5,000(m) x 2,350(m) x 2,150(m). CHÖÔNG III: TÍNH CAÙCH NHIEÄT, CAÙCH AÅM 3.1. TÍNH BEÀ DAØY LÔÙP CAÙCH NHIEÄT 3.1.1. Traàn:d1 d1 d2 dCN d1 Vôùi: d1: beà daøy lôùp nhoâm baûo veä trong vaø ngoaøi d2: beà daøy lôùp Bimut caùch aåm dcn: beà daøy lôùp caùch nhieät moáp xoáp laøm töø polyurethan Traàn ñöôïc gia coá vöõng chaéc baèng nhöõng thanh goã lieân keát . Beà daøy töï choïn vaø heä soá daãn nhieät cho trong baûng sau: STT VAÄT LIEÄU d (m) l (W/mK) 1 Lôùp nhoâm baûo veä 0,001 203,8 2 Lôùp Bitum caùch aåm 0,003 0,18 3 Lôùp polyurethan caùch nhieät dcn 0,0325 4 Lôùp nhoâm baûo veä 0,001 203,8 Sd 0,005 + dcn Coâng thöùc xaùc ñònh beà daøy lôùp caùch nhieät dcn: (m) Vôùi: lcn: heä soá daãn nhieät cuûa lôùp caùch nhieät, W/mK K: heä soá truyeàn nhieät treân 1m2 beà maët cuûa caùc vaùch bao che thuøng baûo oân, W/m2K. Trong vaän chuyeån saûn phaåm laïnh ñoâng thì heä soá K khoâng lôùn hôn 0,4W/m2K. di, li: beà daøy (m) vaø heä soá daãn nhieät (W/mK) cuûa caùc lôùp caùch ly (tröø lôùp caùch nhieät). ang: heä soá toûa nhieät töø khoâng khí ñeán maët ngoaøi cuûa vaùch bao che, W/m2K atr: heä soá toûa nhieät töø maët trong cuûa vaùch bao che ñeán khoâng khí trong thuøng baûo oân, W/m2K. Choïn atr = 8 (W/m2K) [1] ang ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: Vôùi w: vaän toác xe laïnh chuyeån ñoäng, m/s. Choïn w = 45km/h = 12,5 m/s, theá vaøo coâng thöùc ta coù: (W/m2K) Vaäy: Laøm troøn dcn = 0,1 (m) = 10 (cm). Boït polyurethen ñöôïc phun tröïc tieáp vaøo khoang caùch nhieät, ñeå traùnh hieän töôïng co ruùt kích thöôùc do nhieät ñoä ngöôøi ta laøm ít nhaát hai lôùp caùch nhieät vôùi moái gheùp so le. Toång beà daøy cuûa traàn thuøng baûo oân laø: Sd = d2 + dcn + 2d1 = 2.0,001 + 0,1 + 0,003 = 0,105 (m). 3.1.2. Vaùch bao che: dCN d1 d2 d1 Vôùi: d1: beà daøy lôùp nhoâm baûo veä trong vaø ngoaøi d2: beà daøy lôùp Bimut caùch aåm dcn: beà daøy lôùp caùch nhieät moáp xoáp laøm töø polyurethan Ñeå ñaûm baûo vaùch ñöôïc vöõng chaéc ngöôøi ta duøng nhöõng taám nhoâm soùng vuoâng vaø gia coá baèng nhöõng thanh goã lieân keát. Beà daøy töï choïn vaø heä soá daãn nhieät cho trong baûng sau: STT VAÄT LIEÄU d (m) l (W/mK) 1 Lôùp nhoâm baûo veä 0,001 203,8 2 Lôùp Bitum caùch aåm 0,003 0,18 3 Lôùp polyurethan caùch nhieät dcn 0,0325 4 Lôùp nhoâm baûo veä 0,001 203,8 Sd 0,005 + dcn Beà daày lôùp caùch nhieät dcn : Laøm troøn dcn = 0,1 (m) = 10 (cm) 3.1.3. Saøn thuøng baûo oân:d1 d3 d2 dCNN d3 d1 Vôùi: d1: beà daøy lôùp nhoâm baûo veä trong vaø ngoaøi d2: beà daøy lôùp Bimut caùch aåm d3: beà daøy lôùp theùp khoâng ræ dcn: beà daøy lôùp caùch nhieät moáp xoáp laøm töø polyurethan Ñeå taêng cöùng ngöôøi ta duøng nhöõng taám nhoâm daïng soùng vuoâng vaø gia coá baèng nhöõng thanh goã chòu löïc. Ñoàng thôøi daïng soùng vuoâng giuùp thoaùt nöôùc deã daøng. Beà daøy töï choïn vaø heä soá daãn nhieät cho trong baûng sau: STT VAÄT LIEÄU d (m) l (W/mK) 1 Lôùp nhoâm baûo veä 0,001 203,8 2 Theùp khoâng ræ X25T 0,001 16,7 3 Lôùp Bitum caùch aåm 0,003 0,18 4 Lôùp polyurethan caùch nhieät dcn 0,0325 5 Theùp khoâng ræ X25T 0,001 16,7 6 Lôùp nhoâm baûo veä 0,001 203,8 Sd 0,007 + dcn Beà daøy lôùp caùch nhieät dcn Laøm troøn dcn = 0,1 (m) = 10 (cm) Toång keát: Beà daøy töøng phaàn cuûa keát caáu bao che ñöôïc cho trong baûng sau: STT Phaàn bao che d (m) 1 Traàn 0,105 2 Vaùch 0,105 3 Saøn 0,107 3.2. KIEÅM TRA ÑOÏNG SÖÔNG: Ñeå ñaûm baûo khoâng ñoïng söông, heä soá truyeàn nhieät thöïc cuûa keát caáu bao che phaûi thoûa ñieàu kieän: (1) Vôùi : 0,95: heä soá döï trö.õ ang: heä soá toûa nhieät veà phía coù nhieät ñoä cao hôn, W/m2K. tng: nhieät ñoä khoâng khí beân ngoaøi thuøng baûo oân, 0C. ttr: nhieät ñoä khoâng khí beân trong thuøng baûo oân, 0C. ts: nhieät ñoä ñieåm söông cuûa khoâng khí beân ngoaøi, 0C. Heä soá truyeàn nhieät thöïc tính theo töôøng (do Kth (vaùch/traàn) > Kth (saøn) neân neáu vaùch/traàn thoaû bieåu thöùc (1) thì saøn cuõng thoaû): Xaùc ñònh Ks: Thoâng soá khí töôïng caùc tænh thaønh nhö sau: Tænh thaønh Nhieät ñoä cao nhaát(0C) Ñoä aåm% Muøa heø Muøa ñoâng Haø Noäi 37,2 83 80 Hueá 37,3 73 90 Tp Hoà Chí Minh 37,3 74 74 Choïn giaù trò cao nhaát 37,3 90 Choïn tng=37,3 ( 0C) ttr= -18( 0C) j =90%. Duøng giaûn ñoà I-d cuûa khoâng khí aåm vôùi tng = 37,30C vaø jtb = 90%, ta tìm ñöôïc nhieät ñoä ñieåm söông ts = 33,50C. Vaäy 3,806(W/m2K) Do Kth < Ks neân vaùch ngoaøi cuûa keát caáu bao che khoâng bò ñoïng söông. CHÖÔNG IV: TÍNH TOÅN THAÁT NHIEÄT THUØNG BAÛO OÂN Toång doøng nhieät toån thaát : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 +Q5 Vôùi: Q1: toån thaát laïnh ra moâi tröôøng xung quanh, W. Q2: toån thaát laïnh laøm laïnh saûn phaåm, W. Q3: toån thaát laïnh ñeå thoâng gioù, W. Q4: toån thaát laïnh trong vaän haønh, W. Q5: toån thaát laïnh do saûn phaåm hoâ haáp, W OÂ toâ laïnh chæ vaän chuyeån saûn phaåm ñaõ ñöôïc laøm laïnh ñoâng töø tröôùc neân khoâng tính ñeán toån thaát do laøm laïnh saûn phaãm Q2 = 0 Do khoâng coù söï thoâng doøng khoâng khí noùng töø beân ngoaøi vaøo buoàng laïnh neân khoâng coù toån thaát laïnh ñeå thoâng gioù Q3 = 0. Doøng nhieät Q5 chæ xuaát hieän ôû caùc kho laïnh baûo quaûn rau quaû hoâ haáp ñang trong quaù trình soáng, oâ toâ laïnh baûo quaûn ôû nhieät ñoä -180C neân khoâng coù quaù trình hoâ haáp Q5=0 Vaäy toång thaát laïnh thöïc teá caàn phaûi tính toaùn cho thuøng baûo oân laø: Q = Q1 + Q4 , W. 4.1. DOØNG NHIEÄT QUA KEÁT CAÁU BAO CHE Q1: Q1 = Q'1 + Q''1 + Q'''1, W. Vôùi : Q'1: toån thaát laïnh qua caùc vaùch vaø maùi, W. Q''1: toån thaát laïnh qua saøn, W. Q'''1: toån thaát laïnh do böùc xaï, W. 4.1.1.Doøng nhieät toån thaát qua caùc vaùch vaø traàn Q'1: Q'1 = K.FV (tng - ttr). Vôùi : K: heä soá truyeàn nhieät cuûa vaùch vaø traàn FV: dieän tích tính toaùn cuûa caùc vaùch vaø maùi, m2. tng : nhieät ñoä khoâng khí beân ngoaøi ttr : nhieät ñoä khoâng khí beân trong buoàn laïnh Toång dieän tích maët ngoaøi cuûa caùc vaùch vaø maùi: Fn = 2 (5,0 x 2,15) + 2(2,35x 2,15) + 5,0x2,35 = 43,355 (m2). Toång dieän tích maët trong cuûa caùc vaùch vaø maùi: Ft = 2(4,79x 1,938) + 2(2,14 x 1,938) + 4,79x2,14 = 37,11 (m2). =40,2325(m2). Phoøng laïnh tieáp xuùc vôùi ngoaøi trôøi: tng=ttb+0,25tmax=37,3+0,25x39= 470C [1] Vôùi: ttb: nhieät trung bình thaùng noùng nhaát = 37,30C. tmax :nhieät ñoä cöïc ñaïi ôû nöôùc ta = 390C ttr: nhieät ñoä khoâng khí beân trong thuøng baûo oân= -180C. Vaäy : Q1' = 0,31 x 40,2325 x (47 -(-18)) = 810,685 (W) . 4.1.2.Doøng nhieät qua saøn thuøng baûo oân Q1'': Q1'' = K.Fs (tng - ttr). Vôùi : K: heä soá truyeàn nhieät cuûa saøn, (K=0,31W/mK) Fs: dieän tích tính toaùn cuûa saøn, m2. tng, ttr: nhieät ñoä khoâng khí beân ngoaøi vaø beân trong thuøng baûo oân, 0C. Dieän tích maët ngoaøi cuûa saøn thuøng baûo oân: Fng = 5,0 x 2,35 » 11,75 (m2). Dieän tích maët trong cuûa saøn thuøng baûo oân: Ftr = 4.79 x 2,14 = 10,25 (m2) =11(m2) Vaäy : Q1'' = 0,31 x 11 x (47 -(- 18))= 221,65(W). 4.1.3.Doøng nhieät do böùc xaï Q1''': Q1''' = K.FV.tCv + K.Fm.tCm [2] Vôùi : K: heä soá truyeàn nhieät cuûa keát caáu bao che, W/m2K. tC :hieäu nhieät ñoä ñaëc tröng aûnh höôûng cuûa böùc xaï maët trôøi vaøo muøa heø. FV: dieän tích vaùch bao che bò böùc xaï maët trôøi, m2. Chæ tính cho vaùch coù dieän tích lôùn nhaát vaø phaàn maùi: Vaùch: Fv=5,0x2,15=10,75m2, Maùi: Fm=5,0x2,35=11,75m2 Ñoái vôùi maùi maøu saùng: tCm=160C, Vaùch maøu saùng vaø höôùng chieáu naéng phía taây chòu toån thaát nhieàu nhaát : tCv =80C [2] Vaäy: Q1''' = 0,31x(10,75x8 + 11,75x16)= 84,94 (W). 4.2. DOØNG NHIEÄT TOÅN THAÁT TRONG VAÄN HAØNH: Tính toån thaát laïnh trong vaän haønh do duøng ñoäng cô ñieän, quaït gioù vaø do thaát thoaùt khi môû cöûa: Q4 = b.Q1 [2] Vôùi: Q1 laø toån thaát laïnh qua keát caáu bao che Ñoái vôùi phoøng laïnh thöông nghieäp vaø ñôøi soáng choïn b = 0,4. Vaäy: Q4 = 0,4 x (810,685 + 221,65 + 84,94 ) = 446,91(W). Keát quaû toång toån thaát laïnh: SST LOAÏI TOÅN THAÁT Q (W) 1 Toån thaát qua vaùch vaø maùi Q1'. 810,685 2 Toån thaát qua saøn Q1''. 221,65 3 Toån thaát do böùc xaï Q1'''. 84,94 4 Toån thaát do vaän haønh Q4. 446,91 5 Toång toån thaát Q 1564,185 Khi taùc nhaân laïnh vaän chuyeån trong heä thoáng seõ bò toån thaát theâm 1 phaàn nöõa, naêng suaát laïnh Q0 ñöôïc tính nhö sau: (W) Vôùi : k: heä soá laïnh tính ñeán toån thaát treân ñöôøng oáng vaø thieát bò. Ñoái vôùi daøn laïnh tröïc tieáp vôùi t= -100C ñeán -300C : k = 1,07. b: heä soá thôøi gian laøm vieäc cuûa thieát bò laïnh nhoû, choïn b = 0,7. 2390,97(W) Heä thoáng laïnh söû duïng maùy neùn ñoäc laäp ñeå laøm laïnh thuøng baûo oân neân Q0 = QMN CHÖÔNG V: TÍNH CHOÏN MAÙY NEÙN 5.1.CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA CHEÁ ÑOÄ LAØM VIEÄC: 5.1.1.Nhieät ñoä soâi cuûa taùc nhaân laïnh: t0 = tb - Dt0 [3] Vôùi : tb: nhieät ñoä trong thuøng baûo oân. Dt0: hieäu nhieät ñoä yeâu caàu. Ñoái vôùi thieát bò laïnh thöông nghieäp vaø ñôøi soáng ngaøy nay hieäu nhieät ñoä choïn töø 8-130C. Choïn Dt0 = 80C t0 = -18 - 8= -26 (0C). 5.1.2.Nhieät ñoä ngöng tuï cuûa taùc nhaân: Caùc oâ toâ laïnh thöôøng taän duïng vaän toác gioù do xe chuyeån ñoäng ñeå giaûi nhieät daøn ngöng. Nhieät ñoä ngöng tuï (tk) cuûa hôi taùc nhaân giaûi nhieät baèng khoâng khí ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc: tk = tkkra + Dtk Vôùi : tkkra: nhieät ñoä khoâng khí ra khoûi bình ngöng, 0C. Choïn ñoä cheânh giöõa nhieät ñoä khoâng khí vaøo vaø ra khoûi bình ngöng laø 80C. Nhieät ñoä khoâng khí vaøo ôû trung bình treân toaøn ñaát nöôùc = 37,30C Dtk: hieäu nhieät ñoä trung bình giöõa moâi chaát laïnh ngöng tuï vaø khoâng khí giaûi nhieät. Dtk coù giaù trò trong khoaûng 10 -:- 150C. Choïn Dtk = 100C; Vaäy : tk = 37,3 + 8 + 10 = 55,3 (0C). 5.1.3.Ñoä quaù nhieät, quaù laïnh : Choïn ñoä quaù nhieät cuûa hôi huùt ñoái vôùi R134a = 200C (freon) th = t0 +Dtqn= -26 +20= -6(0C). Trong thieát bò hoài nhieät löôïng nhieät quaù laïnh baèng löôïng nhieät quaù nhieät trao ñoåi: h1 - h1' = h3' - h3 => h3 = h3' + h1' - h1. Trong ñoù: 1' -1: Quaù nhieät hôi huùt: Dtqn = th - t0, th: nhieät ñoä hôi huùt vaøo maùy neùn. 1 - 2 : Neùn ñoaïn nhieät hôi huùt töø aùp suaát thaáp P0 ñeán aùp suaát cao Pk, ñaúng entropi. 2 - 2': Laøm maùt ñaúng aùp hôi moâi chaát töø traïng thaùi quaù nhieät xuoáng traïng thaùi baõo hoøa. 2' - 3': Ngöng tuï moâi chaát ñaúng aùp, ñaúng nhieät. 3' - 3: Quaù laïnh moâi chaát loûng ñaúng aùp. 3 - 4: Quaù trình tieát löu ñaúng entalpi ôû van tieát löu. 4 - 1': Quaù trình bay hôi trong daøn bay hôi ñaúng aùp vaø ñaúng nhieät Tra baûng ta coù:[7] Ñieåm t (0C) P (bar) h (kJ/kg) v (m3/kg) 1 -6 1,020 403 0,21 1' -26(t0) 1,020 383 0,18 2 88 12,2135 460 0,0205 3' 55,3(tk) 12,2135 270 0,0009 3 35 12,2135 250 4 -26 1,020 250 5.2. TÍNH CHOÏN MAÙY NEÙN VAØ ÑOÄNG CÔ MAÙY NEÙN: 5.2.1.Tính choïn maùy neùn: Q0MN = 2390,97(W) = 2,39097(kJ/s). Naêng suaát laïnh rieâng khoái löôïng: qo = h1' - h4 = 383 - 250 = 133(kJ/kg). Naêng suaát khoái löôïng thöïc teá cuûa maùy neùn (löu löôïng moâi chaát neùn qua maùy neùn): 0,01798(kg/s) Naêng suaát theå tích thöïc teá cuûa maùy neùn: = .v1 = 0,01798 x 0,21 » 0,00378 (m3/s). Heä soá caáp cuûa maùy neùn: l = lc. ltl. lk. lw. lr [3] Vôùi : lc: heä soá tính ñeán theå tích cheát. ltl: heä soá tính ñeán toån thaát nhieät do tieát löu. lw: heä soá tính ñeán toån thaát do hôi huùt vaøo xi-lanh bò ñoát noùng. lr: heä soá tính ñeán toån thaát do roø ræ moâi chaát qua pittoâng, xi-lanh, secmaêng vaø van töø khoang neùn veà khoang huùt. Coâng thöùc treân coù theå ñöôïc vieát goïn laïi thaønh: l = li. lw' Vôùi : Laáy DP0 = DPk = 10kPa = 10000Pa[3] P0 = 102000Pa Pk = 1221350Pa m = 1 ñoái vôùi maùy neùn freon. [3] C = 0,04: tæ soá theå tích cheát.[3] lw' ==0,7711[2] Vaäy: l = li. lw' = 0,455 x 0,7711» 0,3508 Theå tích lyù thuyeát do pittoâng queùt ñöôïc: 0,01078(m3/s) Heä soá laïnh cuûa chu trình: 2,333 Tæ soá neùn: 11,974 Choïn maùy neùn pittoâng IIБ14 1 caáp cuûa Nga coù: VltMN = 0,0111(m3/s) Soá xi-lanh: z = 1 Ñöôøng kính pittoâng: d = 67,5 (mm) Soá voøng quay: n = 24 (voøng/s) Soá löôïng maùy neùn yeâu caàu: 0,97117 Choïn Z = 1 maùy neùn. 5.2.2. Tính ñoäng cô laép saün: Ñoäng cô laép vaøo maùy neùn phaûi coù ñuû coâng suaát ñeå buø ñaép cho taát caû caùc toån thaát xaûy ra trong quaù trình vaän haønh. Caùc toån thaát coâng suaát ñöôïc cho trong sô ñoà sau: Coâng neùn ñoaïn nhieät: Ns = mtt.l (kW) Vôùi : löu löôïng khoái löôïng qua maùy neùn, kg/s. :coâng neùn rieâng, kJ/kg; Ns = 0,01798 x (460 - 383) = 1,38446 (kW). Coâng neùn chæ thò: coâng neùn thöïc do quaù trình neùn leäch khoûi quaù trình neùn ñoaïn nhieät lyù thuyeát.: (kW) Vôùi: hi: hieäu suaát chæ thò, heä soá keå ñeán toån thaát trong. hi = lw' + b.to. 0,771+0,001x(-26)=0,7451 Vaäy: 1,858(kW) Coâng neùn hieäu duïng Ne: coâng neùn coù tính ñeán toån thaát ma saùt cuûa caùc chi tieát maùy neùn: Ne = Ni + Nms Vôùi: Nms = Vtt.pms pms: aùp suaát ma saùt rieâng. Choïn pms = 0,059 MPa ñoái vôùi maùy neùn freon thaúng doøng. [3] =0,3508x0,0111=0,003894(m3/s) Vaäy : Ne = 1,858 + 0,003894x 0,059.103 » 2,0877 (kW) Coâng suaát ñieän: coâng suaát ño ñöôïc treân baûng ñaáu ñieän, coù keå ñeán toån thaát truyeàn ñoäng. (kW) Vôùi : Hieäu suaát truyeàn ñoäng cuûa khôùp, ñai...htñ = 0,95. Hieäu suaát ñoäng cô: hel = 0,8 (kW) Coâng suaát ñoäng cô laép ñaët: Nñc Ñeå ñaûm baûo an toaøn cho heä thoáng laïnh, ñoäng cô laép ñaët phaûi coù coâng suaát lôùn hôn Nel. Choïn heä soá an toaøn laø 2,1 cho maùy laïnh nhoû do cheá ñoä laøm vieäc dao ñoäng lôùn vaø ñieän löôùi khoâng oån ñònh. Nñc = 2,1 x Nel = 2,1 x 3,743 = 5,76877 (kW). Choïn ñoäng cô laép saün cho maùy neùn coù coâng suaát ñoäng cô Nñc = 6 (kW). CHÖÔNG VI: TÍNH CHOÏN DAØN LAÏNH 6.1.THOÂNG SOÁ CUÛA KHOÂNG KHÍ ÑI VAØO VAØ RA KHOÛI DAØN LAÏNH: Choïn thoâng soá cuûa khoâng khí ñi vaøo daøn laïnh: t1 = -17 (0C) j1 = 90% d1 = j1.d1”= 0,9 x 1,01.10-3 = 0,909.10-3 (kg/kg). h1 = hk1 + j1.h1”= -17,17 + 0,9 x 2,495 = -14,92 (kJ/kg). Vôùi: d 1”: ñoä chöùa hôi cuûa khoâng khí baõo hoøa ôû t10C. Tra giaûn ñoà I_d cuûa khoâng khí aåm ta ñöôïc d1” = 1,01.10-3 (kg/kg). hk1 vaø h1”: entalpi cuûa khoâng khí khoâ vaø hôi nöôùc baõo hoøa ôû nhieät ñoä t1 Choïn thoâng soá cuûa khoâng khí ñi ra khoûi daøn laïnh: t2 = -19 (0C) ; j2 = 95 (%). d2 = j2.d2”= 0,95 x 0,85.10-3 = 0,8075.10-3 (kg/kg) h2 = hk2 + j2.h2”= -19,18 + 0,95 x 2,09 = -17,19 (kJ/kg). Vôùi: d2”: ñoä chöùa hôi cuûa khoâng khí baõo hoøa ôû t20C. Tra giaûn ñoà I_d cuûa khoâng khí aåm ta ñöôïc d2” = 0,85.10-3 (kg/kg) hk2 vaø h2”: entalpi cuûa khoâng khí khoâ vaø hôi nöôùc baõo hoøa ôû nhieät ñoä t2. 6.2 TÍNH DAØN LAÏNH: Tæ soá nhieät aåm: Veõ ñöôøng cong e = f(tv) theo coâng thöùc vaø ñöôøng thaúng e = 22365 treân cuøng moät ñoà thò ñeå xaùc ñònh nhieät ñoä beà maët daøn laïnh tv: Töø ñoà thò, ta xaùc ñònh ñöôïc tv = -22,2 (0C). 6.2.1.Choïn keát caáu daøn laïnh: Choïn beà maët truyeàn nhieät cuûa daøn laïnh laø chuøm oáng ñoàng boá trí song song coù caùnh phaúng baèng nhoâm loàng vaøo oáng: Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng: dng = 0,012 (m). Ñöôøng kính trong cuûa oáng: dtr = 0,010 (m). Böôùc caùnh: Sc = 0,004 (m). Beà daøy caùnh: dc = 0,0004 (m). Böôùc oáng: S1 = 0,045 (m). S2 = 0,045 (m). Dieän tích caùnh cuûa 1m oáng: Dieän tích khoaûng giöõa caùc caùnh cuûa 1m oáng: (m2/m) Toång dieän tích maët ngoaøi coù caùnh cuûa 1m oáng: F = F0 + FC = 0,956 + 0,0339 = 0,9899 (m2/m) Dieän tích beà maët trong cuûa 1m oáng: Ftr = p.dtr = 3,14 x 0,01 = 0,0314 (m2/m) Heä soá laøm caùnh: 6.2.2. Xaùc ñònh soá cuïm oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí: Heä soá toûa nhieät veà phía khoâng khí vôùi chuømoáng coù caùnh phaúng hình chöõ nhaät coù theå xaùc ñònh töø coâng thöùc: Ñöôøng kính töông ñöông: Heä soá Re: Choïn vaän toác khoâng khí: w = 4,5 (m/s). Ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa khoâng khí ôû -17 (0C): n = 12,72.10-6 (m2/s). Xaùc ñònh soá cuïm oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí: Ban ñaàu ta choïn soá cuïm oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí: z = 3. Chieàu daøi caùnh theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí: L=S2.z = 0,045x= 0,135 (m). Tæ soá: 20,7955 Soá muõ n: 0,58725 Soá muõ m: Heä soá A: tra trong taøi lieäu [1] theo tæ soá L/dtñ. Vôùi L/dtñ = 20,7955 Þ A = 0,195 Heä soá B: Heä soá C: C = 0,195 x 0,809 = 0,157755 Heä soá toûa nhieät veà phía khoâng khí: (W/m2K) Vôùi heä soá daãn nhieät cuûa khoâng khí ôû -170C: l = 0,023 (W/mK) Heä soá toûa nhieät quy öôùc: Vôùi: x:heä soá taùch aåm: tv < 00C dt: beà daøy lôùp tuyeát ñoùng treân beà maët. Choïn dt = 0,005 (m). lt: heä soá daãn nhieät cuûa lôùp tuyeát: lt = 0,2 (W/mK). Rc: nhieät trôû taïi choã tieáp xuùc giöõa caùnh vaø oáng: Rc = 0,005 (m2K/W). (W/m2K) Thoâng soá m: Vôùi lc laø heä soá daãn nhieät cuûa nhoâm: lc = 203,5 (W/mK). Chieàu cao quy öôùc cuûa caùnh: h’ = 0,5dng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m) Vôùi : Caùnh hình vuoâng: B = S1 = S2 = 0,045 (m) Þ h’ = 0,5 x 0,012 x (4,3 – 1)(1 + 0,35ln4,3) = 0,03004 (m) Thoâng soá: mh’ = 22,81 x 0,03004 = 0,68531 Hieäu suaát caùnh: ñöôïc tra theo baûng trong taøi lieäu [1] döïa vaøo tích soá mh’. Vôùi mh’ = 0,6924 Þ E = 0,8673. Heä soá toûa nhieät veà phía khoâng khí quy ñoåi theo beà maët trong cuûa oáng: Vôùi Y laø heä soá keå ñeán söï truyeàn nhieät khoâng ñeàu theo chieàu cao caùnh: Y = 0,85. Maät ñoä doøng nhieät veà phía khoâng khí qui ñoåi theo beà maët trong cuûa oáng: qtr = aqtr(tkh – tv) = 450,296 x (-18 + 22,2) = 1891,24(W/m2) Dieän tích beà maët truyeàn nhieät: 1,26423(m2) Löôïng khoâng khí ñi qua daøn laïnh: 1.05329(kg/s Theå tích khoâng khí ñi qua daøn laïnh: 0.79016(m3/s) rkk ôû -170C = 1,333 (kg/m3) Dieän tích cho khoâng khí ñi qua: 0.17559(m2). Dieän tích beà maët truyeàn nhieät cuûa 1 cuïm oáng: Soá cuïm oáng trong daøn laïnh: (cuïm) Keát quaû khoâng töông thích vôùi giaù trò z ñaõ choïn ban ñaàu neân ta phaûi choïn laïi z vaø thöïc hieän pheùp laëp. Choïn laïi z = 4; 5; 6; 7 ta coù baûng tính laëp: Caùc ñaïi löôïng Soá cuïm oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí z 3 4 5 6 7 Chieàu daøi caùnh L=S2.z, m 0.135 0.18 0.225 0.27 0.315 Tyû soá L/dtñ 20.7955 27.72727 34.6591 41.5909 48.5227 Soá muõ n=0,45+0,0066. 0.58725 0.633 0.67875 0.7245 0.77025 m= -0,28+0,08. -0.096269719 Heä soá A 0.195 0.142 0.104 0.0748 0.05228 Heä soá B=1,36-0,24. 0.808809156 Heä soá C=A.B 0.15772 0.114850 0.08412 0.0605 0.04228 Trò soá Nu=C.Ren. 11.0867 11.18913 11.4283 11.5079 11.2916 Heäsoá toaû nhieät veà phía khoâng khí , W/m2.K 39.2793 39.64232 40.4897 40.7718 40.0054 Heä soá quy öôùc W/m2K 19.1515 19.22639 19.3982 19.4545 19.3005 Thoâng soá m 22.8119 22.86120 22.974 23.0109 22.9099 Chieàu cao quy öôùc cuûa caùnh h’ = 0,5dng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m) 0.030041683 Ñaïi löôïng mh' 0.68531 0.686789 0.69018 0.69129 0.68825 Hieäu suaát caùnh E 0.8673 0.8668 0.8657 0.8653 0.8663 Heä soá toaû nhieät veà phía khoâng khí quy ñoåi theo beà maët trong cuûa oáng: 450.296 451.8084 455.294 456.413 453.301 Maät ñoä doøng nhieït veà phía khoâng khí quy ñoåi theo beà maët trong cuûa oáng: qtr = aqtr(tkh – tv) 1891.24 1897.595 1912.23 1916.94 1903.86 Dieän tích beà maët:, m2 1.26423 1.259999 1.25035 1.24729 1.25585 Löôïng khoâng khí qua beà maët , kg/s 1.053290749 Theå tích khoâng khí qua daøn laïnh , m2 0.790165603 Dieän tích khoâng khí ñi qua 0.175592356 Dieän tích beà maët truyeàn nhieät cuûa moät cuïm oáng , m2 0.185737258 Soá cuïm oáng laøm vieäc song song z 6.80657 6.783775 6.73184 6.71533 6.76144 Vaäy ta choïn z=7 Chieàu daøi oáng trong moät cuïm oáng: 5,912(m) Vôùi Soá haøng oáng trong moät cuïm oáng: = Laøm troøn m=8 K: tæ soá giöõa chieàu roäng vaø chieàu cao cuûa cuïm oáng. Choïn K = 2 Thöû laïi vôùi m=8 thì : Chieàu daøi cuûa moät oáng trong moät cuïm oáng: (m) Choïn l = 0,8(m). Vaäy daøn laïnh goàm 7 cuïm oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí, trong moãi cuïm oáng coù 8 oáng, vaø chieàu daøi moãi oáng laø 0.8m 6.2.3. Xaùc ñònh nhieät ñoä soâi cuûa R134a trong daøn laïnh: Ñeå kieåm tra nhieät ñoä soâi cuûa R134a xem coù phuø hôïp vôùi giaù trò ta ñaõ choïn hay khoâng, chuùng ta xaùc ñònh maät ñoä doøng nhieät veà phía R134a qatr = f(t0) theo 1 soá giaù trò t0 cho tröôùc. Döïng ñöôøng cong qatr = f(t0) vaø qatr = 1903,86 treân cuøng moät ñoà thò. Töø giao ñieåm coù ñöôïc, ta xaùc ñònh t0 cuûa R134a trong daøn laïnh. Caùc ñaïi löôïng Nhieät ñoä soâi t0, 0C -25 -26 -27 - Naêng suaát laïnh rieâng q0 vôùi ñieàu kieän R134a ñi vaøo daøn laïnh laø chaát loûng baõo hoøa, töùc laø q0 = r, kJ/kg. 214,2 214,8 215,4 - Khoái löôïng rieâng cuûa R134a loûng, kg/m3. 1413,06 1413,2 1413,34 - Vaän toác cuûa R134a loûng: (m/s) Vôùi Q0 = 8,953(kJ/s) z = 7 dtr = 0,01 (m) 0,0532 0,053 0,0526 - Maät ñoä doøng nhieät veà phía R134a: (W/m2) Vôùi tv = -22,2 (0C) 1124 2475,75 4545,67 - Heä soá A xaùc ñònh theo t0. 1,005 1,0325 1,06 Ñoà thò qatr = f(t0) Töø ñoà thò Þ t0 = -25,33 (0C). Thoaû nhieät bay hôi ban ñaàu choïn baèng -26oC CHÖÔNG VII: TÍNH CHOÏN THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ 7.1 NHIEÄT THAÛI NGÖNG TUÏ QK: Nhieät thaûi ra ôû thieát bò ngöng tuï Qk (kW) laø nhieät löôïng maø khoâng khí laøm maùt phaûi laáy ñi: Qk = m.qk = m.(h2 - h3), kW. = 0,01798x (460 - 250) = 3,7758 (kW). 7.2 CAÙC THOÂNG SOÁ KYÕ THUAÄT CUÛA DAØN NGÖNG TUÏ: Beà maët truyeàn nhieät cuûa daøn ngöng tuï laø chuøm oáng ñoàng boá trí song song coù caùnh phaúng baèng nhoâm loàng vaøo oáng: Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng: dng = 0,012 (m). Ñöôøng kính trong cuûa oáng: dtr = 0,010 (m). Böôùc caùnh: Sc = 0,004 (m). Beà daøy caùnh: dc = 0,0004 (m). Böôùc oáng: S1 = 0,045 (m). S2 = 0,045 (m). Dieän tích caùnh cuûa 1m oáng: Dieän tích khoaûng giöõa caùc caùnh cuûa 1m oáng: (m2/m) Toång dieän tích maët ngoaøi coù caùnh cuûa 1m oáng: F = F0 + FC = 0,956 + 0,0339 = 0,9899 (m2/m) Dieän tích beà maët trong cuûa 1m oáng: Ftr = p.dtr = 3,14 x 0,01 = 0,0314 (m2/m) Heä soá laøm caùnh: 7.3 TÍNH CHOÏN DAØN NGÖNG TUÏ: Choïn ñoä cheânh leäch nhieät ñoä cuûa khoâng khí trong bình ngöng: Dt = 80C. Nhieät ñoä khoâng khí beân ngoaøi trong khi xe chuyeån ñoäng: t1 = 37,30C. Nhieät ñoä khoâng khí khi ra khoûi bình ngöng: t2 = t1 + Dt = 37,3 + 8 = 45,30C. Nhieät ñoä trung bình cuûa khoâng khí trong bình ngöng laø: (0C) Caùc thoâng soá cuûa khoâng khí ôû 41,30C laø: Ckk = 1 (kJ/kgK) rkk = 1,1245 (kg/m3) lkk = 2,767.10-2 (W/mK) nkk = 17,059.10-6 (m2/s) Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarit Dttb: 13,61(0C) Löôïng khoâng khí caàn thieát ñeå giaûi nhieät bình ngöng: (kg/s) Theå tích khoâng khí giaûi nhieät: (m3/s) 7.3.1 Xaùc ñònh heä soá toûa nhieät veà phía khoâng khí: Heä soá toûa nhieät veà phía khoâng khí vôùi chuømoáng coù caùnh phaúng hình chöõ nhaät coù theå xaùc ñònh töø coâng thöùc: Ñöôøng kính töông ñöông: Choïn vaän toác khoâng khí: w = 4,5 (m/s). Ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa khoâng khí ôû 41.3 (0C): n = 17,059.10-6 (m2/s). Choïn soá cuïm oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí: z = 1. Chieàu daøi caùnh theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí: L = S2.z = 0,045 x 1 = 0,045 (m). Tæ soá: Soá muõ n: Soá muõ m: Heä soá A:tra trong taøi lieäu [1] theo tæ soá L/dtñ. Vôùi L/dtñ = 6,9318 Þ A = 0,195. Heä soá B: Heä soá C: C = A.B=0,195 x 0,94912 = 0,185 Heä soá toûa nhieät veà phía khoâng khí: Heä soá daãn nhieät cuûa khoâng khí ôû 41.30C: l = 0,0276 (W/mK) (W/m2K) Thoâng soá m: lc: heä soá daãn nhieät cuûa nhoâm: lc = 203,5 (W/mK). Chieàu cao quy öôùc cuûa caùnh: h’ = 0,5dng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m) Ñoái vôùi caùnh hình vuoâng: B = S1 = S2 = 0,045 (m) Þ h’ = 0,5 x 0,012 x (4,3 – 1)(1 + 0,35ln4,3) = 0,03004 (m) Thoâng soá: mh’ = 24,2403x 0,03004 = 0,72818 Hieäu suaát caùnh: ñöôïc tra theo baûng trong taøi lieäu [1] döïa vaøo tích soá mh’. Vôùi mh’ = 0,72818 Þ E = 0,7802. Heä soá toûa nhieät veà phía khoâng khí quy ñoåi theo beà maët trong cuûa oáng: Y: heä soá keå ñeán söï truyeàn nhieät khoâng ñeàu theo chieàu cao caùnh: Y = 0,85. Maät ñoä doøng nhieät veà phía khoâng khí theo beà maët trong cuûa oáng: Vôùi: Dtv = tk – tv: ñoä cheânh nhieät ñoä trung bình giöõa nhieät ñoä ngöng tuï vaø vaùch ngoaøi. Dttb: ñoä cheânh nhieät ñoä trung bình giöõa moâi chaát ngöng tuï vaø moâi tröôøng laøm maùt. dth = 0,002 (m): beà daøy cuûa theùp. lth = 45,3 (W/mK): heä soá daãn nhieät cuûa theùp (m2K/W) 7.3.2 Xaùc ñònh heä soá toûa nhieät veà phía R134a: Caùc thoâng soá vaät lyù cuûa R134a ôû tk = 55,30C laø: 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) Heä soá toûa nhieät veà phía R134a: Maät ñoä doøng nhieät veà phía R134a: qatr = aa.Dtv = 3522.Dtv- 0,25.Dtv = 3522.Dtv0,75 Giaûi phöông trình: Duøng phöông phaùp laëp, ta tìm ñöôïc Dtv = 11.360C Maät ñoä doøng nhieät veà phía khoâng khí qui ñoåi theo beà maët trong cuûa oáng: qtr = 9750.5044 x (13.6-11.36)= 21841 (W/m2) Dieän tích beà maët trong cuûa bình ngöng: (m2) Löôïng khoâng khí caàn thieát ñeå giaûi nhieät bình ngöng: (kg/s) Theå tích khoâng khí giaûi nhieät: (m3/s) rkk ôû 41,30C = 1,1245(kg/m3) Dieän tích cho khoâng khí ñi qua: (m2). Dieän tích beà maët truyeàn nhieät cuûa 1 cuïm oáng: Soá cuïm oáng trong daøn laïnh: (cuïm) Keát quaû tính ñöôïc chöa phuø hôïp vôùi giaù trò choïn ban ñaàu z=1 neân ta phaûi choïn laïi moät soá giaù trò z vaø thöïc hieän pheùp laëp Tieáp tuïc choïn z=2;3;4;5 vaø thöïc hieän caùc böôùc nhö treân ta coù baûng keát quaû: Caùc ñaïi löôïng Soá cuïm oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí z 1 2 3 4 5 Chieàu daøi caùnh L=S2.z, m 0.045 0.09 0.135 0.18 0.225 Tyû soá L/dtñ 6.931818 13.86363 20.79545 27.72727 34.65909 Soá muõ n=0,45+0,0066. 0.49575 0.5415 0.58725 0.633 0.67875 m= -0,28+0,08. -0,143001983 Heä soá A 0.195 0.142 0.104 0.0748 0.05228 Heä soá B=1,36-0,24. 0.949005948 Heä soá C=A.B 0.185056 0.134758 0.098696 0.070985 0.049614 Trò soá Nu=C.Ren. 5.625096 5.215238 5.067293 4.917180 4.679830 Heäsoá toaû nhieät veà phía khoâng khí , W/m2.K 23.91518 22.17266 21.54367 20.90546 19.89636 Thoâng soá m 24.24039 23.34058 23.00714 22.66379 22.11004 Chieàu cao quy öôùc cuûa caùnh h’ = 0,5dng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m) 0.030041683 Ñaïi löôïng mh' 0.728222 0.701190 0.691173 0.680858 0.664223 Hieäu suaát caùnh E 0.7802 0.783 0.78348 0.78586 0.7921 Heä soá toaû nhieät veà phía khoâng khí quy ñoåi theo beà maët trong cuûa oáng 508.4252 472.9858 459.8358 447.5005 429.1110 Maät ñoä doøng nhieät veà phía khoâng khí theo beà maët trong cuûa oáng: 9750.504 9325.234 9161.303 9004.365 8764.507 Heä soá toûa nhieät veà phía R134a: 3522.62Dtv0,75 Nhieät ñoä 11.36 11.29 11.25 11.22 11.16 Maät ñoä doøng nhieït veà phía khoâng khí quy ñoåi theo beà maët trong cuûa oáng: qtr = aqtr(Dttb – Dtv) 21841.13 21541.29 21529.06 21430.39 21385.40 Dieän tích beà maët, m2 0.17 0.18 0.18 0.18 0.18 Löôïng khoâng khí qua beà maët , kg/s 0.471975 Theå tích khoâng khí qua daøn laïnh , m2 0.419719876 Dieän tích khoâng khí ñi qua 0.093271083 Dieän tích beà maët truyeàn nhieät cuûa 1 cuïm oáng , m2 0.098659849 Soá cuïm oáng laøm vieäc song song z 1.752239 1.776629 1.777638 1.785823 1.789580 Vaäy ta choïn z=2 Toång chieàu daøi oáng trong moät cuïm oáng: (m) Soá haøng oáng trong moät cuïm oáng: = Laøm troøn m=6 K: tæ soá giöõa chieàu roäng vaø chieàu cao cuûa cuïm oáng. Choïn K = 2 Thöû laïi vôùi m=6 thì : Chieàu daøi cuûa moät oáng trong moät cuïm oáng: (m) Choïn l = 0,6(m). Vaäy daøn ngöng tuï goàm 2 cuïm oáng theo chieàu chuyeån ñoäng cuûa khoâng khí, trong moãi cuïm oáng coù 6 oáng, vaø chieàu daøi moãi oáng laø 0,6m CHÖÔNG VIII: TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ 8.1 TÍNH BÌNH CHÖÙA CAO AÙP: Bình chöùa cao aùp ñöôïc boá trí veà phía cao aùp naèm sau bình ngöng. Noù giaûi phoùng beà maët truyeàn nhieät cuûa bình ngöng khoûi lôùp chaát loûng, ñoàng thôøi cung caáp ñoàng ñeàu moät löôïng loûng cho van tieát löu. Theo quy ñònh veà an toaøn thì bình chöùa cao aùp phaûi chöùa ñöôïc 30% theå tích cuûa toaøn boä heä thoáng daøn bay hôi trong heä thoáng laïnh coù bôm caáp moâi chaát loûng töø treân vaø 60% theå tích trong heä thoáng laïnh caáp loûng töø döôùi leân. Khi vaän haønh, möùc loûng cuûa bình cao aùp chæ ñöôïc pheùp choaùn 50% theå tích bình. Ñoái vôùi caùc maùy laïnh freoân: V = (1500 -:- 2250).G.v Vôùi : G: löôïng taùc nhaân ñi qua bình chöùa cao aùp, kg/s. G = 0,01798(kg/s) vôùi ñieàu kieän moâi chaát loûng coù löu löôïng khoâng ñoåi trong toaøn chu trình laïnh. v: theå tích rieâng cuûa chaát loûng ôû nhieät ñoä tk = 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) => Choïn bình chöùa coù theå tích chöùa V = 0,03 (m3). 8.2 TÍNH THIEÁT BÒ HOÀI NHIEÄT: Phuï taûi nhieät cuûa bình hoài nhieät: QHN = G.[x.(i2 – i’’) + (1 – x)(i2 – i’)] = G.(iw1 – iw2) = G.qHN Vôùi G: löôïng R134a ñi qua bình hoài nhieät, kg/s. i2: entalpi cuûa hôi ra khoûi bình hoài nhieät. i’, i’’: entalpi cuûa freoân loûng vaø cuûa hôi freoân treân ñöôøng baõo hoøa P0 (T0), kJ/kg. iw1, iw2: entalpi cuûa freoân loûng khi vaøo vaø ra khoûi bình hoài nhieät, kJ/kg. Giaù trò cuûa iw1 vaø iw2 öùng vôùi giaù trò h3’ vaø h3 treân chu trình laïnh. Þ qHN = iw1 – iw2 = h3’ – h3 = 270 – 250 = 20 (kJ/kg). Þ QHN = G.qHN = 0,01798 x 20 = 0,3596 (kW). Nhieät ñoä cuûa freoân loûng khi ra khoûi bình hoài nhieät: tw2 = t3 = 350C. Nhieät ñoä cuûa freoân loûng khi ñi vaøo bình hoài nhieät: tw1 = tk = 55,30C. Nhieät ñoä trung bình cuûa freoân loûng trong bình hoài nhieät: (0C) Caùc thoâng soá vaät lyù cuûa R134a loûng ôû 45,150C nhö sau: v = 0,196.10-6 (m2/s) r = 1273,745 (kg/m3). l = 76,688.10-3 (W/mK) Cp = 1,293(kJ/kg.K) Nhieät ñoä trung bình cuûa hôi quaù nhieät: (0C) Caùc thoâng soá vaät lyù cuûa hôi quaù nhieät ôû tqn = -16 (0C) n = 1,35.10-6 (m2/s) r = 8,2137 (kg/m3). l = 8,41.10-3 (W/mK) Cp = 0,5954 (kJ/kg.K) Bình hoài nhieät coù oáng xoaén trôn, baèng ñoàng, coù ñöôøng kính: dtr = 0,01 (m), dng = 0,012 (m). Ñöôøng kính cuûa caùi loõi D1 phaûi choïn sao cho khoâng nhoû hôn 8.dng. Choïn D1 = 0,1 (m). Ñöôøng kính trong cuûa thaân bình hoài nhieät D2 = 0,157 (m). Hai cuoän oáng xoaén loàng vaøo nhau caùch nhau 1,5 (mm) ñoàng thôøi cuõng caùch ñeàu hai vaùch 1,5 (mm) moãi phía. Caùc voøng troøn treân moät cuoän xoaén caùch ñeàu nhau moät khoaûng baèng 5 (mm). Theå tích hôi quaù nhieät ñi qua bình hoài nhieät: (m3/s) Dieän tích hình vaønh khaên cuûa bình hoài nhieät: (m2) Dieän tích choaùn choã cuûa hai cuoän oáng xoaén: (m2) Dieän tích cho hôi quaù nhieät ñi qua: Fh = FHN – Fx = 0,0115 – 0,009684 = 0,001816 (m2) Vaän toác hôi quaù nhieät chuyeån ñoäng trong bình hoài nhieät: (m/s) Trò soá Re cuûa hôi: Nu = C.Rem.Prn.ez Tính ôû cheá ñoä chaûy quaù ñoä ñoái vôùi chuøm oáng boá trí song song vaø xaùc ñònh theo baûng trong taøi lieäu [1]: C = 0,27;m = 0,63;n = 0,36;ez = 1 vôùi z ³ 14 Þ Nu = 0,27 x 10714,630,63 x 0,7850,36 x 1 = 85,583 Heä soá toûa nhieät veà phía hôi quaù nhieät: (W/m2K) Theå tích freoân loûng chuyeån ñoäng trong oáng: (m3/s) Vaän toác cuûa freoân loûng trong oáng: (m/s) Vôùi n = 2 laø soá oáng xoaén laøm vieäc song song. Ñaây laø cheá ñoä chaûy roái cho neân: Nu = 0,021Re0,8Pr0,43e1 Vì e1 = 1. Þ Nu = 0,021 x 4587,59780,8 x 4,20140,43 x 1 = 33,0786 Heä soá toûa nhieät veà phía freoân loûng khi chöa coù hieäu chænh: (W/m2K) Heä soá hieäu chænh chuyeån ñoäng xoaén oáng: Vôùi Rtb: baùn kính uoán cong trung bình cuûa hai cuoän oáng xoaén: (m) Heä soá toûa nhieät veà phía freoân loûng sau khi ñaõ hieäu chænh: aw = aw’.ex = 253,673 x 1,28 = 324,70(W/m2K) Heä soá truyeàn nhieät quy ñoåi theo beà maët ngoaøi: Vôùi dv = 0,001 (m): beà daøy cuûa vaùch oáng. lv = 383,8 (W/mK): heä soá daãn nhieät cuûa vaùch oáng baèng ñoàng. Ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình logarit: (0C) Dieän tích truyeàn nhieät cuûa bình hoài nhieät: (m2) Chieàu daøi oáng ñoàng: Soá voøng xoaén treân moãi cuoän oáng xoaén: (voøng) Choïn n = 4 (voøng) d1: ñöôøng kính trung bình cuûa cuoän oáng xoaén trong, m. d2: ñöôøng kính trung bình cuûa cuoän oáng xoaén ngoøai, m. Chieàu daøi cuûa moãi cuoän oáng xoaén laø: l = n.dng + (n – 1).D = 4x 12 + (4 -1 ) x 5 = 63 (mm). D = 5 (mm): khoaûng caùch giöõa hai voøng xoaén. Nhö vaäy thieát bò hoài nhieät coù caùc thoâng soá ñaõ ñöôïc choïn vaø tính toaùn ôû treân. 8.3 TÍNH ÑÖÔØNG OÁNG DAÃN: Ñöôøng kính trong cuûa oáng daãn ñöôïc tính theo bieåu thöùc: (m) Vôùi : G: löu löôïng taùc nhaân laïnh ñi trong oáng, kg/s. r: khoái löôïng rieâng cuûa taùc nhaân laïnh, kg/m3. w: vaän toác chuyeån ñoäng cuûa taùc nhaân laïnh, m/s. Toác ñoä w coù theå choïn nhö sau: Ñöôøng huùt maùy neùn: w = 8– 15 (m/s). Ñöôøng ñaåy maùy neùn: w = 10 – 18 (m/s). Ñöôøng daãn loûng: w = 0,5 – 1,25 (m/s). 8.3.1 OÁng daãn hôi huùt: Taïi ñieåm 1: r = 7,864 (kg/m3). Choïn w = 10 (m/s). (m) Choïn dtr theo chuaån = 20(mm) 8.3.2 OÁng ñaåy: Taïi ñieåm 2: r = 65,8 (kg/m3). Choïn w = 12 (m/s). (m) Choïn dtr theo chuaån = 8 (mm) 8.3.3 OÁng daãn R134a loûng: Taïi ñieåm 3’: r = 1058,3 (kg/m3). Choïn w = 0,7 (m/s). (m) Choïn dtr theo chuaån = 8 (mm) CHÖÔNG IX: TÍNH SÔ BOÄ GIAÙ THAØNH Baûng tính giaù thaønh sô boä: STT Chi tieát, thieát bò Ñôn giaù (trieäu ñoàng) Soá löôïng (caùi) Thaønh tieàn (trieäu ñoàng) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Xe ISUZU Thuøng baûo oân Maùy neùn laïnh Ñoäng cô ñieän Ñoäng cô Diesel Thieát bò boác hôi Thieát bò ngöng tuï Van tieát löu Thieát bò hoài nhieät Bình chöùa cao aùp Bình taùch loûng Phin loïc Quaït daøn laïnh Quaït daøn ngöng Boä ñieàu khieån töï ñoäng Caùc chi tieát khaùc Coâng laép raùp 250 80 22 4 28 7 5 1,1 2 1,5 2 0,4 0,2 0,2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 250 80 22 4 28 7 5 1,1 2 1,5 2 0,4 0,4 0,4 20 1 2 Toång coäng 426,8 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Traàn Thanh Kyø, Maùy laïnh, NXB Giaùo duïc 1994. [2] Nguyeãn Vaên Luïc, Höôùng daãn ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò laïnh, ÑH Baùch Khoa Tp.HCM 1993. [3] Nguyeãn Ñöùc Lôïi, Höôùng daãn thieát keá heä thoáng laïnh, NXB Khoa hoïc Kyõ thuaät 1999. [4] Nguyeãn Oanh, OÂ toâ theá heä môùi- Ñieän laïnh oâ toâ, NXB Giao thoâng vaän taûi. [4] Nguyeãn Ñöùc Lôïi – Phaïm Vaên Tuøy, Moâi chaát laïnh, NXB Giaùo duïc 1998. [5] Nguyeãn Ñöùc Lôïi, Kyõ thuaät laïnh öùng duïng, ÑH Baùch Khoa Haø Noäi. [6] Leâ Chí Hieäp, Kyõ thuaät ñieàu hoøa khoâng khí, NXB Khoa hoïc Kyõ thuaät 1997. [7] Nguyeãn Ñöùc Lôïi-Phaïm Vaên Tuyø, Maùy vaø thieát bò laïnh, Nhaø xuaát baûn Giaùo Duïc.