Đồ án - Quản trị thiết bị potx

Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
Đồ án - Quản trị thiết bị
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 1
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………
CHƯƠNG I: TỔNG
QUAN…………………………………………………………………………………… 2
I.1 GIỚI THIỆU VỀ MƠI CHẤT
LẠNH……………………………………………………………………………… 2
I.2 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH
NHIỆT……………………………………………………………………… 3
I.3 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH
ẨM……………………………………………………………………………… 4
I.4 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NGUN
LÝ………………………………………………………………………………… 4
CHƯƠNG II: TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH
ẨM……………………………………………………………………………… 6
II.1 XÁC ĐỊNH BỀ DÀY LỚP CÁCH
NHIỆT………………………………………………………………… 6
II.2 TÍNH KIỂM TRA ĐỌNG
SƯƠNG……………………………………………………………………………… 9
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN NHIỆT THÙNG BẢO
ƠN…………………………………………………………… 10
III.1 XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CÁC KẾT CẤU BAO
CHE………………………………………… 10
III.2 TÍNH TỔNG TỔN THẤT NHIỆT CỦA THÙNG BẢO
ƠN…………………………… 11
CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN MÁY
NÉN…………………………………………………………………………………………14

IV.1 CÁC THƠNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM
VIỆC……………………………………………………… 14
IV.2 TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ ĐỘNG CƠ MÁY
NÉN……………………………………… 15
CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG
TỤ…………………………………………………………………… 19
V.1 NHIỆT THẢI NGƯNG
TỤ………………………………………………………………………………………………
19
V.2 CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DÀN
NGƯNG…………………………………………… 19
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 2
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
V.3 TÍNH CHỌN DÀN
NGƯNG…………………………………………………………………………………………
19
V.4 TÍNH KIỂM TRA VẬN TỐC KHƠNG
KHÍ…………………………………………………………… 23
CHƯƠNG VI: TÍNH CHỌN DÀN
LẠNH………………………………………………………………………………………26
VI.1 XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CỦA KHƠNG KHÍ ĐI VÀO VÀ RA
KHỎI DÀN
LẠNH……………………………………………………………………………………………
…………… 26
VI.2 TÍNH CHỌN DÀN
LẠNH……………………………………………………………………………………………
26
CHƯƠNG VII: TÍNH THIẾT BỊ
PHỤ……………………………………………………………………………………………
… 32

VII.1 TÍNH BÌNH CHỨA CAO
ÁP……………………………………………………………………………………… 32
VII.2 TÍNH BÌNH HỒI
NHIỆT…………………………………………………………………………………………
…… 32
VII.3 TÍNH ĐƯỜNG ỐNG
DẪN…………………………………………………………………………………………35
CHƯƠNG VIII: TÍNH SƠ BỘ GIÁ
THÀNH………………………………………………………………………………… 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 3
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
LỜI MỞ ĐẦU
- Kỹ thuật lạnh là một ngành được phát triển trên 100 năm nay. Ngay từ những ngày
đầu mới phát triển, các nhà khoa học đã thấy được tính ưu việt và khả năng ứng dụng
rộng rãi vào đời sống con người trong rất nhiều lĩnh vực như: điều hòa khơng khí, bảo
quản lạnh và lạnh đơng thực phẩm và rất nhiều ngành kỹ thuật khác có liên quan.
- Với tốc độ phát triển ngày càng nhanh và đòi hỏi ngày càng cao của ngành cơng
nghiệp thực phẩm, kỹ thuật lạnh lại thể hiện được tính ưu việt của mình trong q
trình bảo quản lạnh cũng như bảo quản lạnh đơng thực phẩm, góp phần làm cho
ngun liệu thực phẩm sau khi được thu hái, đánh bắt có thể được bảo quản với thời
gian lâu hơn mà chất lượng thì gần như khơng đổi.
- Cùng với sự phát triển kinh tế thì nhu cầu giao lưu thương mại giữa các nơi cũng ngày
càng phát triển. Để phục vụ tốt cho việc giao lưu hàng hóa trong nước và ngồi nước,
đặc biệt là đối với các sản phẩm lạnh đơng, thì cần phải có các phương tiện vận tải
lạnh. Được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là tàu thủy, tàu hỏa, ơtơ và container lạnh.
Những phương tiện này chính là cầu nối quan trọng của dây chuyền lạnh nối liền từ
nơi sản xuất chế biến tới nơi bảo quản, trung chuyển, phân phối và tiêu dùng, khơng
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.

- Đối với tàu thủy là phương tiện duy nhất, kinh tế nhất trong việc vận chuyển sản phẩm
lạnh và đơng lạnh giữa các châu lục. Cũng nhờ có tàu thủy mà có thể đánh bắt hải sản
lâu ngày trên biển.
- Trên đất liền, giữa các địa điểm có đường sắt nối liền thì vận chuyển lạnh bằng tàu
hỏa là kinh tế nhất nhưng thực tế khối lượng vận chuyển phải lớn mới kinh tế.
- Trên các đoạn đường khơng có đường sắt, giữa các kho lạnh phân phối và tiêu dùng
hoặc giữa nơi đánh bắt và chế biến thì vận chuyển bằng ơtơ và container là kinh tế
nhất và tiện lợi nhất.
TỔNG QUAN
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 4
ChươngI
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
I.1 GIỚI THIỆU VỀ MƠI CHẤT LẠNH:
I.1.1 Định nghĩa mơi chất lạnh:
- Mơi chất lạnh là chất mơi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để bơm
một dòng nhiệt từ một mơi trường có nhiệt độ thấp đến một mơi trường khác có nhiệt
độ cao hơn.
- Mơi chất tuần hồn được trong hệ thống là nhờ q trình nén hơi. Ở máy lạnh nén hơi,
sự thu nhiệt của mơi trường có nhiệt độ thấp nhờ q trình bay hơi ở áp suất thấp và
nhiệt độ thấp còn q trình thải nhiệt ra mơi trường có nhiệt độ cao nhờ q trình
ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao.
I.1.2 u cầu đối với mơi chất lạnh:
I.1.2.1 Tính chất hóa học:
- Khơng có hại với mơi trường, khơng làm ơ nhiễm mơi trường.
- Phải bền vững về hóa học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc, khơng được
phân hủy hoặc polime hóa.
- Phải trơ hóa học, khơng ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, khơng phản ứng với dầu bơi
trơn, oxy trong khơng khí và hơi ẩm.
- An tồn, khơng cháy và khơng nổ.
I.1.2.2 Tính chất vật lý:

- Áp suất ngưng tụ khơng được q cao để làm rò rỉ mơi chất, giảm chiều dày vách thiết
bị và giảm nguy hiểm do vỡ, nổ.
- Áp suất bay hơi khơng được q nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển chút ít để hệ
thống khơng bị chân khơng, tránh rò lọt khơng khí vào hệ thống.
- Nhiệt độ đơng đặc phải lớn hơn nhiệt độ bay hơi nhiều.
- Nhiệt độ tới hạn phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều.
- Nhiệt ẩn hóa hơi r và nhiệt dung riêng c của mơi chất lỏng càng lớn, càng tốt nhưng
chúng khơng đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng mơi chất lạnh.
Nhiệt ẩn hóa hơi càng lớn, lượng mơi chất tuần hồn trong hệ thống càng nhỏ và năng
suất lạnh riêng khối lượng càng lớn.
- Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt vì máy nén và thiết bị gọn nhẹ.
- Độ nhớt động càng nhỏ càng tốt vì tổn thất áp suất trên đường ống và các van giảm.
- Hệ số dẫn nhiệt l, hệ số tỏa nhiệt a càng lớn càng tốt vì thiết bị trao đổi nhiệt gọn nhẹ
hơn.
- Sự hòa tan dầu của mơi chất cũng đóng vai trò quan trọng trong sự vận hành và bố trí
thiết bị. Mơi chất hòa tan dầu hồn tồn có ưu điểm là q trình bơi trơn tốt hơn, các
thiết bị trao đổi nhiệt ln được rửa sạch lớp dầu bám, q trình trao đổi nhiệt tốt hơn,
nhưng có nhược điểm là có thể làm giảm độ nhớt của dầu và tăng nhiệt độ bay hơi nếu
tỉ lệ dầu trong mơi chất lạnh lỏng ở dàn bay hơi tăng. Mơi chất khơng hòa tan dầu có
nhược điểm là q trình bơi trơn khó thực hiện hơn, lớp dầu bám trên thành thiết bị và
lớp trở nhiệt cản trở q trình trao đổi nhiệt…ưu điểm của nó là khơng làm giảm độ
nhớt dầu, khơng bị tăng nhiệt độ sơi…
- Mơi chất hòa tan nước càng nhiều càng tốt vì tránh được tắc ẩm cho van tiết lưu.
- Phải khơng dẫn điện để có thể sử dụng cho máy nén kín và nửa kín.
I.1.2.3 Tính chất sinh lý:
- Khơng được độc hại với người và cơ thể sống, khơng gây phản ứng với cơ quan hơ
hấp, khơng tạo các khí độc hại khi tiếp xúc với ngọn lửa hàn và vật liệu chế tạo máy.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 5
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
- Phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện rò rỉ và có biện pháp phòng tránh, an tồn.

Nếu mơi chất khơng có mùi, có thể pha thêm chất có mùi vào để nhận biết nếu chất đó
khơng ảnh hưởng đến chu trình lạnh.
- Khơng được ảnh hưởng xấu đến chất lượng bảo quản.
I.1.2.4 Tính kinh tế:
- Giá thành phải rẻ, tuy nhiên phải đảm bảo độ tinh khiết u cầu.
- Dễ kiếm, nghĩa là việc sản xuất, vận chuyển, bảo quản dễ dàng.
I.1.3 Lựa chọn mơi chất lạnh:
- Từ những u cầu cần đạt được của một mơi chất lạnh trong chu trình lạnh, ta chọn
mơi chất lạnh R22 (cơng thức hóa học: CHClF
2
) với các đặc điểm như sau:
o Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyển: -40,8
0
C
o Khơng ăn mòn các kim loại và phi kim chế tạo máy.
o Thuộc loại mơi chất an tồn cháy nổ và khơng độc hại
I.2 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT:
- Vật liệu cách nhiệt có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngồi mơi trườn có
nhiệt độ cao vào phòng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che.
- u cầu của vật liệu cách nhiệt:
o Hệ số dẫn nhiệt nhỏ.
o Khối lượng riêng nhỏ.
o Độ thấm hơi nước nhỏ.
o Độ bền cơ học và độ dẻo cao.
o Bền ở nhiệt độ thấp và khơng ăn mòn các vật liệu.
o Khơng cháy hoặc khơng dễ cháy.
o Khơng bắt mùi và khơng có mùi lạ.
o Khơng gây nấm mốc và phát sinh vi sinh vật.
o Khơng gây độc hại đối với sức khỏe con người.
o Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa…

o Gia cơng dễ dàng.
- Trên thực tế khơng có vật liệu cách nhiệt lý tưởng (thỏa các u cầu trên), do đó khi
chọn vật liệu cách nhiệt cần phải lợi dụng triệt để ưu điểm và hạn chế đến mức thấp
nhất nhược điểm trong từng trường hợp ứng dụng cụ thể.
- Các vật liệu cách nhiệt từ các chất hữu cơ nhân tạo được sử dụng rất nhiều, chúng có
tính cách nhiệt tốt như: polystirol, polyurethan, polyethilen…
- Hiện nay polystirol và polyurethan được sử dụng rộng rãi để cách nhiệt cho các buồng
lạnh có nhiệt độ đến -180
0
C. Thường bọt polystirol bị cháy nhưng cũng có loại khơng
cháy do trộn các loại phụ gia chống cháy. Polyurethan có ưu điểm lớn hơn là tạo bọt
mà khơng cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt trong các thể tích rỗng hoặc giữa các tấm
cách ẩm. Chính vì vậy mà polyurethan được sử dụng để cách nhiệt đường ống, tủ lạnh
gia đình và thương nghiệp, ơtơ Do đó, ta chọn polyurethan làm vật liệu cách nhiệt
cho thùng bảo ơn vì có những ưu điểm nêu trên.
I.3 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU CÁCH ẨM:
- Ẩm có thể xâm nhập vào thùng bảo ơn bằng các con đường:
o Mưa rơi trên bề mặt ngồi.
o Do vật liệu xây dựng của thùng bảo ơn có khả năng hút ẩm của khơng khí.
o Do nước trong khơng khí ngưng tụ trên bề mặt ngồi.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 6
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
- Khơng khí là hỗn hợp của O
2
, N
2
, khí trơ và hơi nước. Nhiệt độ khơng khí càng cao thì
áp suất riêng phần của hơi nước càng tăng nên áp suất riêng phần của hơi nước bên
ngồi thùng bảo ơn sẽ lớn hơn trong thùng bảo ơn. Từ đó hơi nước có xu hướng ln
thâm nhập vào bên trong lớp cách nhiệt và do đó sẽ tăng tổn thất lạnh đồng thời làm

cho vật liệu cách nhiệt mau hư hỏng.
- Để giữ gìn lớp cách nhiệt khơng bị ẩm ướt bằng cách phủ lên mặt ngồi của vật liệu
cách nhiệt 1 lớp như: bitum, keo, nhũ tương bitum, giấy dầu…Ta chọn bitum là lớp
cách ẩm phủ lên bề mặt ngồi của lớp polyurethan về phía nhiệt độ cao hơn.
I.4 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NGUN LÝ:
- Hệ thống lạnh với máy lạnh nén hơi một cấp , dàn lạnh bay hơi trực tiếp làm lạnh sản
phẩm nhờ dàn quạt đối lưu cưỡng bức. Các chi tiết thiết bị trong hệ thống lạnh gồm
có:
o Thiết bị hồi nhiệt.
o Bình tách lỏng.
o Van tiết lưu.
o Rơle nhiệt độ.
o Rơle áp suất thấp.
o Rơle áp suất cao.
o Bình chứa cao áp.
o Phin sấy lọc.
o Mắt ga.
I.4.1 Giới thiệu sơ lược về các thiết bị, chức năng và sự bố trí trong hệ thống:
- Máy nén: dùng máy nén nửa kín do Nga sản xuất.
- Thiết bị bốc hơi: là loại thiết bị bốc hơi trực tiếp (loại chùm ống có cánh), đối lưu
cưỡng bức nhờ quạt gió. Quạt hoạt động nhờ sự truyền động của động cơ diesel qua
đai truyền.
- Thiết bị ngưng tụ: là loại chùm ống có cánh đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió, hoạt
động nhờ sự truyền động của động cơ diesel qua đai truyền.
- Thiết bị hồi nhiệt: là loại ống xoắn ruột gà lồng trong ống nhằm q nhiệt hơi hút ra
khỏi giàn lạnh và q lạnh tác nhân lạnh trước tiết lưu giúp nâng cao hiệu quả nhiệt
động học của chu trình lạnh.
- Bình tách lỏng: được lắp trên đường hơi hút về máy nén trước thiết bị hồi nhiệt để
bảo đảm hành trình khơ cho máy nén và tiết lưu được lượng tác nhân nhiều nhất.
- Van tiết lưu: hệ thống dùng van tiết lưu nhiệt tự động dựa trên sự cảm ứng nhiệt độ

của hơi ra khỏi thiết bị bốc hơi.
- 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 ga: được bố trí trên đường dẫn lỏng sau bình chứa cao áp để kiểm tra lượng lỏng
trong hệ thống.
- Rơle nhiệt độ: có nhiệm vụ điều khiển tự động q trình đóng mở cho hệ thống hoạt
động hoặc ngưng hoạt động nhằm ổn định nhiệt độ làm lạnh theo giá trị định trước.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 7
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
I.4.2 Ngun lý hoạt động của hệ thống:
- Hơi tác nhân lạnh ra khỏi dàn lạnh vào bình tách lỏng để tách các giọt lỏng bị lơi cuốn
theo. Phần lỏng tách được này lại tiếp tục được tiết lưu để sinh lạnh, phần hơi được
qua bình hồi nhiệt để nâng nhiệt độ hơi thành hơi q nhiệt. Hơi q nhiệt sau đó được
hút về máy nén và được nén lên đến áp suất ngưng tụ qua thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ
lại thành lỏng rồi được dẫn vào bình chứa cao áp. Lỏng từ bình chứa cao áp qua bình
hồi nhiệt để q lạnh tác nhân lạnh lỏng, qua phin sấy lọc rồi qua van tiết lưu để tiết
lưu giảm áp và sơi trong dàn lạnh. Tác nhân lạnh sơi sẽ thu nhiệt của sản phẩm cần
làm lạnh và trở thành hơi đi ra ngồi.
- Khi nhiệt độ thùng xe hạ xuống dưới mứa quy định thì rơle nhiệt độ sẽ ngắt mạch bộ
ly hợp từ tính của máy nén, máy nén sẽ chạy khơng 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.
- Sơ đồ ngun lý hệ thống lạnh của xe được mơ tả trên sơ đồ sau:
TÍNH CÁCH NHIỆT CÁCH ẨM
II.1 XÁC ĐỊNH BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT:
II.1.1 Kết cấu trần:

- Trần của thùng bảo ơn có kết cấu như sau:
o Lớp cách nhiệt có bề dày: δ
CN
.
o Lớp Bitum cách ẩm có bề dày: δ
2
.
o Hai lớp nhơm bọc bên ngồi bảo vệ có chiều dày: δ
1
.
- Để đảm bảo cho kết cấu được vững chắc, có những thanh gỗ tăng cứng và liên kết
giữa lớp nhơm bên trong và lớp bên ngồi.
- Tổng bề dày của kết cấu trần thùng xe bảo ơn được cho trong bảng sau (với δ
1
và δ
2
tự
chọn):
STT VẬT LIỆU
δ

(m) λ (W/mK)
1 Lớp nhơm bảo vệ 0,001 203,8
2 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 8
δ
1
Chương II
δ
1

δ
1
δ
CN
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
3 Lớp polyurethan cách nhiệt
δ
CN
0,0325
4 Lớp nhơm bảo vệ 0,001 203,8
Σδ 0,005 + δ
CN
- Bề dày lớp cách nhiệt δ
CN
được xác định bằng cơng thức:

















++−=
∑
tri
i
ng
CNCN
K
αλ
δ
α
λδ
111
(m) (*)
λ
CN
: hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt, W/mK
K: hệ số truyền nhiệt của các vách bao che thùng bảo ơn, W/m
2
K. Trong
khoảng nhiệt độ của thùng bảo ơn từ -30
0
C đến -18
0
C thì chọn K cho phép =
0,4 W/m
2
K.
δ
i

, λ
i
: bề dày (m) và hệ số dẫn nhiệt (W/mK) của các lớp cách ly (trừ lớp cách
nhiệt).
α
ng
: hệ số tỏa nhiệt từ khơng khí đến mặt ngồi của vách bao che, W/m
2
K
α
tr
: hệ số tỏa nhiệt từ mặt ngồi của vách bao che đến khơng khí trong thùng
bảo ơn, W/m
2
K
Chọn α
tr
= 8 (W/m
2
K)
α
ng
được tính theo cơng thức sau:
ωα
11594 ,, +=
ng
ω: vận tốc xe lạnh chuyển động, m/s.
Chọn ω = 45km/h = 12,5 m/s, thế vào cơng thức ta có:
35851211594 ,,,, ≈+=
ng

α
(W/m
2
K)
Thế vào cơng thức tính δ
CN
ta có:
)(,
,
,
,
,
,,
, mx
CN
07610
180
0030
8
1
8203
0020
358
1
40
1
03250 ≈













+++−=
δ
- Chọn δ
CN
= 0,1 (m) = 10 (cm). Bọt polyurethan sẽ được phun vào khoảng trống giữa
hai lớp nhơm bảo vệ sao cho đạt bề dày tính tốn.
- Như vậy: tổng bề dày kết cấu của trần thùng bảo ơn là:
Σδ = δ
2
+ δ
CN
+ 2δ
1
= 2x0,001 + 0,1 + 0,003 = 0,105 (m).
II.1.2 Kết cấu vách bao che:
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 9
δ
1
δ
2
δ

CN
δ
1
- Kết cấu của vách bao che thùng bảo ơn giống tương tự như kết
cấu của trần như sau:
o Lớp cách nhiệt có bề dày: δ
CN
.
o Lớp Bitum cách ẩm có bề dày: δ
2
.
o Hai lớp nhơm bảo vệ bên ngồi có chiều dày: δ
1
.
STT
VẬT LIỆU
δ

(m)
λ
(W/mK)
1 Lớp nhơm bảo vệ 0,001 203,8
2 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18
3 Lớp polyurethan cách nhiệt
δ
CN
0,0325
4 Lớp nhơm bảo vệ 0,001 203,8
Σδ 0,005 + δ
CN

Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
- Để đảm bảo điều kiện cho khơng khí lạnh được đối lưu tốt trong thùng bảo ơn và đảm
bảo cho kết cấu được vững chắc, lớp nhơm bảo vệ bên trong thùng bảo ơn có dạng
sóng vng và dọc theo vách có những thanh gỗ tăng cứng và liên kết giữa lớp nhơm
bên trong và lớp bên ngồi.
- Bề dầy lớp cách nhiệt δ
CN
được tính theo cơng thức tương tự như cơng thức (*) ở trên:
















++−=
∑
tri
i
ng
CNCN

K
αλ
δ
α
λδ
111
)(,
,
,
,
,
,,
, mx 07610
180
0030
8
1
8203
0020
358
1
40
1
03250 ≈













+++−=
- Ta chọn δ
CN
= 0,1 (m) = 10 (cm)
II.1.3 Kết cấu sàn thùng bảo ơn:
- Sàn
thùng bảo ơn có kết cấu như sau:
o Lớp cách nhiệt có bề dày: δ
CN
.
o Lớp Bitum cách ẩm có bề dày: δ
2
.
o Hai lớp thép khơng rỉ có chiều dày: δ
3
.
o Hai lớp nhơm bảo vệ bên ngồi có chiều dày: δ
1
.
- Lớp nhơm bảo vệ bên trong của thùng bảo ơn có dạng sóng vng để tăng khả năng
chịu lực đồng thời giúp thốt nước dễ dàng. Để tăng cứng và khả năng chịu lực cho
thùng, ta lắp thêm các thanh gỗ chịu lực và liên kết.
STT VẬT LIỆU
δ

(m) λ
(W/mK)
1 Lớp nhơm bảo vệ 0,001 203,8
2 Thép khơng rỉ X25T 0,001 16,7
3 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18
4 Lớp polyurethan cách nhiệt
δ
CN
0,0325
5 Thép khơng rỉ X25T 0,001 16,7
6 Lớp nhơm bảo vệ 0,001 203,8
Σδ 0,007 + δ
CN
- Bề dày lớp cách nhiệt δ
CN
tính theo cơng thức (*) với các thơng số α
tr
, α
ng
và K tương
tự như trên.

















++−=
∑
tri
i
ng
CNCN
K
αλ
δ
α
λδ
111
)(,
,
,
,
,
,
,
,,
, mx 07610
8203

0020
180
0030
8
1
716
0020
358
1
40
1
03250 ≈












++++−=
- Ta chọn δ
CN
= 0,1 (m) = 10 (cm)
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 10
δ

1
δ
1
δ
3
δ
2
δ
CNN
δ
3
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
- Chiều dày từng phần của kết cấu bao che được cho trong bảng sau:
STT Phần bao che
δ

(m)
1 Trần 0,105
2 Vách 0,105
3 Sàn 0,107
- Chiều dày của kết cấu bao che thùng bảo ơn khơng chọn theo chiều dày của từng
phần mà chiều dày chung của tổng kết cấu bao che chọn theo phần kết cấu có chiều
dày lớn nhất. Như vậy, chọn chiều dày của kết cấu bao che thùng bảo ơn δ = 0,107
(m).
II.2 TÍNH KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG:
- Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che ở trên được xác định lại bằng cơng thức
như sau:







≈
+++++
=
+++
=
∑
Km
W
K
tri
i
CN
CN
ng
th
2
310
8203
0020
8
1
180
0030
716
0020
03250
10

358
1
1
11
1
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
αλ
δ
λ
δ
α
Như vậy: K
th
< K
cho phép
= 0,4 (W/m
2
K)
- Kết cấu phải đảm bảo khơng đọng sương ở vách ngồi kết cấu bao che. Để đảm bảo
khơng đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che phải thỏa điều kiện:
đs

trng
Sng
ngth
K
tt
tt
K =
−
−
≤
α
950,
0,95: hệ số dự trư.
α
ng
: hệ số tỏa nhiệt về phía có nhiệt độ cao hơn, W/m
2
K.
t
ng
: nhiệt độ khơng khí bên ngồi thùng bảo ơn,
0
C.
t
tr
: nhiệt độ khơng khí bên trong thùng bảo ơn,
0
C.
t
s

: nhiệt độ điểm sương của khơng khí bên ngồi,
0
C.
t
s
được xác định dựa vào nhiệt độ khơng khí bên ngồi và độ ẩm trung bình. Ta
có các thơng số khí tượng tại Thành phố Hồ Chí Minh như sau:
+ Nhiệt độ tuyệt đối: t
tđ
= 40
0
C
+ Nhiệt độ tối cao trung bình tháng nóng nhất: t
tc
= 34
0
C.
37
2
3440
2
=
+
=
+
=
tctđ
kk
tt
t

(
0
C)
+ Độ ẩm trung bình: ϕ
tb
= 75%.
- Từ t
kk
= 37
0
C và ϕ
tb
= 75%, dùng giản đồ I_d của khơng khí ẩm ta sẽ xác định được t
s
= 29,5
0
C.
Thế vào cơng thức ta có:
0284
1837
3337
358950 ,
)(
,, =
−−
−
= xxK
đs
(W/m
2

K)
Như vậy: K
thực
< K
đọng sương
(0,31 < 4,028)
Vách ngồi của kết cấu bao che khơng bị đọng sương.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 11
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
 Kết cấu bao che của thùng bảo ơn với K = 0,31(W/m
2
K) và δ = 0,107 (m) là hợp lý và
có thể sử dụng để tính tốn cho các bước tiếp theo.
TÍNH TỐN NHIỆT
THÙNG BẢO ƠN
- Tính nhiệt của thùng bảo ơn là tính tốn các dòng nhiệt từ mơi trường bên ngồi đi vào
thùng bảo ơn. Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ cơng suất để
thải nó trở lại mơi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ ổn định giữa thùng
bảo ơn và khơng khí bên ngồi.
- Mục đích cuối cùng của việc tính tốn nhiệt thùng bảo ơn là để xác định năng suất của
máy lạnh cần lắp đặt.
III.1 XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CỦA CÁC KẾT CẤU BAO CHE:
- Để tiện cho việc tính tốn và phù hợp với thực tế, ta chọn cá làm sản phẩm đại diện sẽ
được vận chuyển và bảo quản trong thùng bảo ơn.
- Phụ tải thể tích thực tế của cá: q
v
= 0,4 tấn/m
3
.
- Thể tích chứa sản phẩm của thùng bảo ơn:

v
sp
q
G
V
=
(m
3
)
Với G = 5 tấn: dung tích thực của thùng bảo ơn.
512
40
5
,
,
=⇒
sp
V
(m
3
)
- Diện tích chứa sản phẩm của thùng bảo ơn:
sp
sp
sp
h
V
F =
(m
2

)
h
sp
: chiều cao của sản phẩm trong thùng bảo ơn. Chọn h
sp
= 1,8 (m).
946
81
512
,
,
,
≈=⇒
sp
F
(m
2
)
- Diện tích thiết kế của thùng bảo ơn (diện tích thực tế chế tạo):
β
sp
xd
F
F =
(m
2
)
β: hệ số xử dụng của thùng bảo ơn. Chọn β = 0,7 với thùng bảo ơn có F
xd
<

50m
2
.
70
946
,
,
=
xd
F
(m
2
)
Chọn F
xd
= 10m
2
.
- Kích thước bề mặt trong của thùng bảo ơn là: 5(m) x 2(m) x 2(m).
- Kích thước bề mặt ngồi: 5,214(m) x 2,214(m) x 2,214(m).
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 12
Chương III
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
III.2 TÍNH TỔNG
TỔN THẤT NHIỆT CỦA THÙNG BẢO ƠN:
- Dòng nhiệt tổn thất vào thùng bảo ơn Q được xác định bằng biểu thức:
Q = Q
1
+ Q
2

+ Q
3
+ Q
4
Q
1
: tổn thất lạnh ra mơi trường xung quanh, W.
Q
2
: tổn thất lạnh làm lạnh sản phẩm, W.
Q
3
: tổn thất lạnh để thơng gió, W.
Q
4
: tổn thất lạnh trong vận hành, W.
- Vì chức năng chính của xe lạnh là vận chuyển và bảo quản trong khi vận chuyển các
sản phẩm đã được làm lạnh đơng từ trước nên ta có thể xem Q
2
= 0 tức là khơng tính
đến tổn thất lạnh để làm lạnh sản phẩm.
- Đối với các sản phẩm rau quả thì cần tổn thất lạnh để thơng gió còn các sản phẩm thịt
cá thì khơng cần thiết. Như vậy Q
3
= 0.
- Tổng tổn thất lạnh thực tế cần phải tính tốn cho thùng bảo ơn là:
Q = Q
1
+ Q
4

, W.
III.2.1 Tổn thất lạnh ra mơi trường xung quanh Q
1
:
Q
1
= Q
1
' + Q
1
'' + Q
1
''', W.
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.
 Tổn thất lạnh qua các vách Q
1
':
Q
1
' = K.F
V
(t

ng
- t
tr
).
K: hệ số truyền nhiệt của vách và mái, W/mK.
F
V
: diện tích tính tốn của các vách và mái, m
2
.
ntV
FFF .=
t
ng
, t
tr
: nhiệt độ khơng khí bên ngồi và bên trong thùng bảo ơn,
0
C.
- Tổng diện tích mặt ngồi của các vách và mái:
F
n
= (3 x 5,214 x 2,214) + (2 x 2,214 x 2,214) = 44,435 (m
2
).
- Tổng diện tích mặt trong của các vách và mái:
F
t
= (3 x 5 x 2) + (2 x 2 x 2) = 38 (m
2

).
1414354438 ,, ≈=⇒ xF
V
(m
2
).
Q
1
' = 0,31 x 41,1 x (37 + 18) = 700,755 (W) .
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 13
D = 2,214 (m)
H = 2,214 (m)
L

=

5
,
2
1
4

(
m
)
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
 Tổn thất lạnh qua sàn thùng bảo ơn Q
1
'':
Q

2
' = K.F
V
(t
ng
- t
tr
).
K: hệ số truyền nhiệt của sàn, W/mK.
F
V
: diện tích tính tốn của sàn, m
2
.
ntV
FFF .=
t
ng
, t
tr
: nhiệt độ khơng khí bên ngồi và bên trong thùng bảo ơn,
0
C.
- Diện tích mặt ngồi của sàn thùng bảo ơn:
F
n
= 5,214 x 2,214 ≈ 11,544 (m
2
).
- Diện tích mặt trong của sàn thùng bảo ơn:

F
t
= 5 x 2 = 10 (m
2
)
74105441110 ,, ==⇒ xF
V
(m
2
)
Q
1
'' = 0,31 x 10,74 x (37 + 18)
= 183,117 (W).
 Tổn thất lạnh do bức xạ Q
1
''':
Q
1
''' = K.F
V
.θ
b
[1]
θ
b
: Nhiệt độ dư đặc trưng của bức xạ mặt trời, K. Giá trị của θ
b
được tra theo
bảng trong tài liệu [1].

F
V
: bề mặt tính tốn của vách bao che bị bức xạ mặt trời, m
2
.
K: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m
2
K.
- Q
1
''' chỉ tính cho mái trên của thùng bảo ơn và phần vách có diện tích lớn nhất của
thùng xe. Chọn vách có F
n
= 5,214 x 2,214 = 11,544 (m
2
) ở hướng Đơng (hoặc Tây)
có θ
b
= 3
0
C = 3 + 273 = 278,3 (K) ứng với vách có màu sáng trắng và θ
b
= 5,3
0
C = 5,3
+273 = 278,3 (K) đối với mái bằng.
Vậy Q
1
''' = 0,31 x (10,74 x 276 + 10,74 x 278,3) = 1845,5 (W).
III.2.2 Tổn thất lạnh trong vận hành Q

4
:
- Tính tổn thất lạnh trong vận hành do vận hành quạt gió ở dàn lạnh để đối lưu cưỡng
bức dòng khơng khí, phân phối đều khơng khí lạnh trong thùng bảo ơn.
Q
4
= β.Q
1
[2]
- Đối với phòng có nhiệt độ từ -5 đến -20
0
C thì chọn β = 0,3.
Vậy Q
4
= 0,3 x (700,755 + 183,117 + 1845,5) = 818,8 (W).
 Kết quả tính tốn tổng tổn thất lạnh cho thùng bảo ơn được tổng hợp trong bảng
sau:
SST LOẠI TỔN THẤT Q (W)
1 Tổn thất qua vách và mái Q
1
'. 700,755
2 Tổn thất qua sàn Q
1
''. 183,117
3 Tổn thất do bức xạ Q
1
'''. 1845,5
4 Tổn thất do vận hành Q
4
. 818,8

5 Tổng tổn thất Q 3548,2
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 14
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
- 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:
b
Qk
Q
.
=
0
(W)
k: hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị. Đối với dàn lạnh trực
tiếp: k = 1,07.
b: hệ số thời gian làm việc, chọn b = 0,9.
44218
90
23548071
0
,
,
,,
≈=
x
Q
(W) = 4,2184 (kW)
- Hệ thống lạnh sử dụng máy nén độc lập để làm lạnh thùng bảo ơn nên Q
0

= Q
MN
=
Q
DL
= Q
tính tốn
TÍNH CHỌN MÁY NÉN
IV.1 CÁC THƠNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC:
IV.1.1 Xác định nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân:
- Dàn ngưng trong hệ thống lạnh của thùng bảo ơn được giải nhiệt bằng khơng khí để
tận dụng khơng khí có sẵn ngồi trời trong q trình di chuyển và giảm được cơng
chun chở thùng chứa nước và thiết bị làm mát nước giải nhiệt nếu dàn ngưng được
giải nhiệt bằng nước.
- Nhiệt độ ngưng tụ của hơi tác nhân dùng khơng khí giải nhiệt được xác định bằng
cơng thức:
t
k
= t
kkra
+ ∆t
k
t
k
: nhiệt độ ngưng tụ của hơi tác nhân,
0
C.
t
kkra
: nhiệt độ khơng khí ra khỏi bình ngưng,

0
C.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 15
Chương IV
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
∆t
k
: hiệu nhiệt độ trung bình giữa mơi chất lạnh ngưng tụ và khơng khí giải
nhiệt. ∆t
k
có giá trị trong khoảng 10 - 15
0
C. Chọn ∆t
k
= 10
0
C; chọn độ chênh
giữa nhiệt độ khơng khí vào và ra khỏi bình ngưng là 8
0
C. Với nhiệt độ khơng
khí vào ở Tp.HCM = 37
0
C ta có:
t
k
= 37 + 8 + 10 = 55 (
0
C).
IV.1.2 Xác định nhiệt độ sơi của tác nhân lạnh:
- Nhiệt độ sơi t

0
của tác nhân lạnh dùng để tính tốn thiết kế có thể lấy như sau:
t
0
= t
b
- ∆t
0
[3]
t
b
: nhiệt độ trong thùng bảo ơn.
∆t
0
: hiệu nhiệt độ u cầu. Đối với dàn lạnh bay hơi trực tiếp t
0
< t
b
từ 8 - 13
0
C.
Như vậy, ∆t
0
có giá trị trong khoảng từ 8 - 13
0
C. Chọn ∆t
0
= 8
0
C ta có:

t
0
= -18 - 8 = -26 (
0
C).
IV.1.3 Chọn chu trình lạnh:
- Để đảm bảo tối ưu chế độ làm việc, chọn chu trình lạnh 1 cấp nén có q nhiệt hơi hút
và q lạnh lỏng ngưng tụ. Chu trình được biểu diễn trên sơ đồ P_h của R22 như sau:
1' -1: Q nhiệt hơi hút:
∆t
qn
= t
h
- t
0
, t
h
: nhiệt độ
hơi hút vào máy nén.
1 - 2 : Nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp P
0
đến áp suất cao P
k
, đẳng entropi.
2 - 2': Làm mát đẳng áp hơi mơi chất từ trạng thái q nhiệt xuống trạng thái bão hòa.
2' - 3': Ngưng tụ mơi chất đẳng áp, đẳng nhiệt.
3' - 3: Q lạnh mơi chất lỏng đẳng áp.
3 - 4: Q trình tiết lưu đẳng entalpi ở van tiết lưu.
4 - 1': Q trình bay hơi trong dàn bay hơi đẳng áp và đẳng nhiệt.
- Độ q nhiệt trong hồi nhiệt của hơi hút đối với R22 = 20

0
C => nhiệt độ hơi hút vào
máy nén là: t
h
= ∆t
qn
+ t
0
= 20 - 26 = -6 (
0
C).
- Độ q lạnh lỏng của tác nhân: ∆t
ql
= t
3'
- t
3
được xác định như sau:
Do q trình q nhiệt hơi hút và q lạnh lỏng ngưng tụ xảy ra trong thiết bị hồi
nhiệt bằng cách cho tác nhân lạnh lỏng đi trong ống trao đổi nhiệt với hơi tác nhân đi
ngồi ống nên hơi lạnh sẽ nhận tồn bộ nhiệt lượng do chất lỏng nóng tỏa ra (giả sử
khơng có tổn thất nhiệt). Như vậy ta có:
h
1
- h
1'
= h
3'
- h
3

=> h
3
= h
3'
+ h
1'
- h
1
.
Tra bảng hoặc xác định trên đồ thị của R22 ta sẽ xác định được các giá trị h
3'
, h
1'
và h
1
từ t
0
, t
h
và t
k
. Tính h
3
theo cơng thức ở trên. Từ giá trị h
3
xác định được, dựng một
đường thẳng song song trục P và cắt đường song song trục h đi qua các điểm 2, 2', 3'
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 16
P
∆

h
11'
P
0
, t
0
4
1'
1
h
P
k
, t
k
3
∆
h
3'3
3'
2'
2
∆
h
11'
=
∆
h
3'3
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
trên giản đồ P_h. Giao điểm đó chính là điểm 3 cần tìm. Biết được vị trí điểm 3 ta sẽ

biết được giá trị của t
3
.
- Thơng số của các điểm cần tính tốn trên chu trình lạnh đã xác định được được cho
trong bảng sau:
Điểm t (
0
C) P (bar) h (kJ/kg) v (dm
3
/kg)
1 -6 1,936 406,55 127,158
1' -26 1,936 394,45 116,300
2 120 21,635 477,8 15,197
3' 55 21,635 268,62 0,9449
3 45 21,635 256,52
4 -26 1,936 256,52
IV.2 TÍNH CHỌN MÁY NÉN VÀ ĐỘNG CƠ MÁY NÉN:
IV.2.1 Tính chọn máy nén:
Q
0MN
= 4218,4 (W) = 4,2184 (kW) = 4,2184 (kJ/s).
- Năng suất lạnh riêng khối lượng:
q
o
= h
1'
- h
4
= 394,45 - 256,52 = 137,93 (kJ/kg).
- Năng suất khối lượng thực tế của máy nén (lưu lượng mơi chất nén qua máy nén):

03060
93137
21844
0
0
,
,
,
≈==
q
Q
m
MN
tt
(kg/s)
- Năng suất thể tích thực tế của máy nén:
V
tt
= m
tt
.v
1
= 0,0306 x 127,158.10
-3
≈ 0,0039 (m
3
/s).
- Hệ số cấp của máy nén:
λ = λ
c

. λ
tl
. λ
k
. λ
w.
λ
r
[3]
λ
c
: hệ số tính đến thể tích chết.
λ
tl
: hệ số tính đến tổn thất nhiệt do tiết lưu.
λ
w
: hệ số tính đến tổn thất do hơi hút vào xi-lanh bị đốt nóng.
λ
r
: hệ số tính đến tổn thất do rò rỉ mơi chất qua pittơng, xi-lanh, secmăng và
van từ khoang nén về khoang hút.
- Cơng thức trên có thể được viết gọn lại thành:
λ = λ
i
. λ
w'
Trong đó:











∆−
−








∆+
−
∆−
==
0
00
1
00
00
P
PP
P

PP
C
P
PP
m
kk
ktlci
λλλλ

Lấy ∆P
0
= ∆P
k
= 0,01 Mpa = 10000 Pa
m = 1 đối với máy nén freon.
C = 0,04: tỉ số thể tích chết.
5370
193600
10000193600
193600
100002163500
040
193600
10000193600
,
,
≈







−
−






+
−
−
=
i
λ
k
rWW
T
T
0
==
λλλ
.
'
- T
0
và T
k

: nhiệt độ tuyệt đối sơi và ngưng tụ của mơi chất.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 17
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
7530
55273
26273
,
'
≈
+
−
=⇒
W
λ
Vậy λ = λ
i
. λ
w'
= 0,537 x 0,753 ≈ 0,4044
- Thể tích lý thuyết do pittơng qt được:
0096440
40440
00390
,
,
,
≈==
λ
tt
lt

V
V
(m
3
/s)
- Hệ số lạnh của chu trình:
941
554068477
93137
12
0
,
,,
,
=
−
=
−
=
hh
q
ε
- Tỉ số nén:
11
9361
63521
0
≈==Π
,
,

P
P
k
- Chọn máy nén pittơng II14 1 cấp của Nga có:
V
ltMN
= 0,0111 (m
3
/s)
Số xi-lanh: z = 2
Đường kính pittơng: d = 67,5 (mm)
Số vòng quay: n = 24 (vòng/s)
- Số lượng máy nén u cầu:
870
01110
0096440
,
,
,
===
ltMN
lt
MN
V
V
Z
- Chọn Z = 1 máy nén.
IV.2.2 Tính động cơ lắp sẵn:
- Động cơ lắp vào máy nén phải có đủ cơng suất để bù đắp cho tất cả các tổn thất xảy
ra trong q trình vận hành. Các tổn thất cơng suất được cho trong sơ đồ sau:

Nđc
Nel
Ntđ
Ne
Ni
Ns
Nms
Ntđ
công suất
dự trữ
Tổn thất
trong
η
i
Tổn thất
trong
η
i
Tổn thất
ma sát
η
e
Tổn thất
truyền động
η
tđ
Tổn thất ở
động cơ
η
đc

- Cơng nén đoạn nhiệt:
N
s
= m
tt
.l (kW)
m
tt
: lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s.
l: cơng nén riêng, kJ/kg; l = h
2
- h
1
.
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 18
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
N
s
= 0,0306 x (477,8 - 406,55) = 2,18025 (kW).
- Cơng nén chỉ thị: cơng nén thực do q trình nén lệch khỏi q trình nén đoạn nhiệt lý
thuyết.
i
S
i
N
N
η
=
(kW)
η

i
: hiệu suất chỉ thị, hệ số kể đến tổn thất trong.
η
i
= λ
w'
+ b.t
o
.

72702600107530260010
0
,)(,,)(, =−+=−+= xx
T
T
k
Vậy:
3
7270
180252
≈=
,
,
i
N
(kW)
- Cơng nén hiệu dụng N
e
: cơng 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
= 0,049 MPa đối với máy nén freon thẳng
dòng.
N
e
= 3 + 0,0039 x 0,049.10
3
≈ 3,2 (kW)
- Cơng suất điện: cơng suất đo được trên bảng đấu điện, có kể đến tổn thất truyền động.
eltđ
e
el
N
N
ηη
.

=
(kW)
Hiệu suất truyền động của khớp, đai η
tđ
= 0,95.
Hiệu suất động cơ: η
el
= 0,8 - 0,95. Chọn η
el
= 0,9.
7433
90950
23
,
,,
,
==⇒
x
N
el
(kW)
- Cơng suất động cơ lắp đặt: N
đc
Để đảm bảo an tồn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có cơng suất lớn hơn N
el
.
Chọn hệ số an tồn là 2,1 cho máy lạnh nhỏ do chế độ làm việc dao động lớn và điện
lưới khơng ổn định.
N
đc

= 2,1 x N
el
= 2,1 x 3,743 = 7,86 (kW).
Chọn động cơ lắp sẵn cho máy nén có cơng suất động cơ N
đc
= 8 (kW).
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 19
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ
V.1 NHIỆT THẢI NGƯNG TỤ Q
K
:
- Nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ Q
k
(kW) là nhiệt lượng mà nước làm mát hoặc khơng
khí làm mát phải lấy đi.
Q
k
= m.q
k
= m.(h
2
- h
3
), kW.
= 0,0306 x (477,8 - 256,52) = 6,77 (kW).
V.2 CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DÀN NGƯNG TỤ:
- Bề mặt truyền nhiệt của bình ngưng là một chùm ống lưỡng kim bố trí sole, bên trong
là ống thép trơn, bên ngồi là ống có cánh tròn dạng cánh ren bằng nhơm với các
thơng số kỹ thuật như sau:

o Đường kính trong của ống thép: d
tr
= 0,021 (m).
o Đường kính chân cánh: d
ng
= 0,028 (m).
o Đường kính cánh: D = 0,049 (m).
o Bề dày đầu cánh: δ
d
= 0,6 (mm).
o Bề dày chân cánh: δ
0
= 1,1 (mm).
o Bước cánh: S
c
= 3,5 (mm).
o Bước ống đứng: S
1
= 0,052 (m).
o Bước ống dọc: S
2
= 0,045 (m).
o Bước ống chéo: S
2
' = 0,052 (m).
V.3 TÍNH CHỌN DÀN NGƯNG TỤ:
- Chọn độ chênh lệch nhiệt độ của khơng khí trong bình ngưng: ∆t = 8
0
C.
- Nhiệt độ khơng khí bên ngồi trong khi xe chuyển động: t

1
= 37
0
C.
- Nhiệt độ khơng khí khi ra khỏi bình ngưng: t
2
= t
1
+ ∆t = 37 + 8 = 45
0
C.
- Nhiệt độ trung bình của khơng khí trong bình ngưng là:
41
2
3745
=
+
=
kk
t
(
0
C)
- Các thơng số của khơng khí ở 41
0
C là:
o C
kk
= 1 (kJ/kgK)
o ρ

kk
= 1,1245 (kg/m
3
)
o λ
kk
= 2,767.10
-2
(W/mK)
o ν
kk
= 17,059.10
-6
(m
2
/s)
- Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit ∆t
tb
:
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 20
Chương V
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
613
4555
3755
3745
2
1
12
,

ln
ln
=
−
−
−
=
−
−
−
=∆
tt
tt
tt
t
k
k
tb
(
0
C)
- Lượng khơng khí cần thiết để giải nhiệt bình ngưng:
846250
37451
776
12
,
).(
,
)(

=
−
=
−
=
ttC
Q
G
kk
k
kk
(kg/s)
- Thể tích khơng khí giải nhiệt:
7530
12451
846250
,
,
,
≈==
kk
kk
kk
G
V
ρ
(m
3
/s)
V.3.1 Xác định hệ số tỏa nhiệt về phía khơng khí:

Nu = C.C
z
.C
S
.ϕ
-m
Re
n
.
- Đối với chùm ống bố trí sole ta có:
C = 0,32 và m = 0,5
- Chọn số hàng ống theo chiều chuyển động của khơng khí z = 4, ta tìm được hệ số C
z
= 1. C
z
là hệ số hiệu chỉnh sự ảnh hưởng của số hàng ống z theo chiều chuyển động
của dòng khí. C
z
được tra trong tài liệu [1] theo bảng sau:
Bố trí ống
trong chùm ống
Re
Số hàng ống z
1 2 3
≥ 4
So le
12000 0,82 0,9 0,97 1
50000 0,75 0,88 0,97 1
Song Song
12000 1,4 1,3 1 1

30000 1,2 1,2 1 1
50000 1 1 1 1
- Hệ số hiệu chỉnh sự ảnh hưởng của sự bố trí giữa các ống trong chùm ống có cánh C
S
đối với ống bố trí sole được xác định bằng cơng thức sau:
1
02800520
02800520
10
10
2
1
=






−
−
=









−
−
=
,
,
'
,,
,,
ng
ng
S
dS
dS
C
- Diện tích cánh của 1m ống:
)/(,
,
.,,,
,
),,(,

)(
mm
xx
x
x
S
D
S
dD

F
C
đ
C
ng
C
2
322
22
7520
00350
10600490143
003502
02800490143
2
≈+
−
=
+
−
=
−
δπ
π
- Diện tích khoảng giữa các cánh của 1m ống:
060
1053
101110530280143
3
33

0
0
,
.,
).,.,(,,
)(
=
−
=
−
=
−
−−
xx
S
Sd
F
C
Cng
δπ
(m
2
/m)
- Tổng diện tích phần có cánh và khơng có cánh của 1m ống:
F = F
C
+ F
0
= 0,06 + 0,752 = 0,812 (m
2

/m)
- Diện tích mặt trong của 1m ống:
F
tr
= π.d
tr
= 3,14 x 0,021 ≈ 0,066 (m
2
/m)
- Diện tích mặt ngồi của 1m ống:
F
ng
= π.d
ng
= 3,14 x 0,028 ≈ 0,088 (m
2
/m)
- Chiều dài quy ước:
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 21
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
)(,),,(,
,
,
,
,
,
)(,
mxx
dD
F

F
d
F
F
l
ng
C
ngq
0350028004907850
8120
7520
0280
8120
060
7850
22
22
0
=−+=
−+=
- Chọn vận tốc của khơng khí trong bình ngưng ω
kk
= 11,5 (m/s) ta có:
23594
1005917
0350511
6
===
−
.,

,,
.
Re
x
l
qkk
ν
ω
- Mật độ làm cánh bên ngồi:
239
0880
8120
,
,
,
===
ng
ng
F
F
ϕ
Số mũ n trong cơng thức tính Nu là: n = 0,6 x ϕ
ng
0,07
= 0,6 x 9,23
0,07
= 0,7.
Thế vào cơng thức tính Nu ở trên ta có:
Nu = C.C
z

.C
S
.ϕ
-m
Re
n
= 0,32 x 1 x 1 x 9,23
-05
x 23594
0,7
= 121,2
- Hệ số tỏa nhiệt đối lưu về phía khơng khí:
8295
0350
1076722121
2
,
,
.,,
.
≈==
−
x
l
Nu
q
kk
kk
λ
α

(W/m
2
K)
- Hệ số tỏa nhiệt về phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ngồi:






+Ψ=
F
F
E
F
F
C
kkkkng
0
αα
(W/m
2
K) [1]
Với: Ψ = 0,85: hệ số kể đến sự truyền nhiệt khơng đều theo chiều cao cánh
E: hiệu suất cánh, được xác định theo cơng thức:
'
)'(
mh
mhth
E =

[1]
o Xác định E:
'
)'(
mh
mhth
E =
Trong đó:






+
==
2
22
0
δδ
λ
α
δλ
α
d
C
kk
CC
kk
m

.
.
λ
C
= 203,5 (W/mK): hệ số dẫn nhiệt của cánh bằng nhơm.
2
0
δδ
δ
+
=
d
C
: bề dày trung bình của cánh.
433
10
2
1160
5203
82952
3
,
,,
,
,
≈







+
=⇒
−
x
x
m
Chiều cao quy ước của cánh:
h’ = h(1 + 0,35lnρ)
Với: h = 0,5(D – d
ng
)

751
0280
0490
,
,
,
===
ng
d
D
ρ
⇒ h’ = 0,5x(0,049 – 0,028)(1 + 0,35ln1,75) = 0,0126 (m)
⇒ Tích số: mh’ = 0,0126 x 33,4 = 0,421.
Tra bảng trong tài liệu [1] ta được E = 0,944.
- Hệ số tỏa nhiệt đối lưu về phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ngồi:
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 22

Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ






≈






+=






+Ψ=
Km
W
xxx
F
F
E
F
F

C
kkkkng
2
0
378
8120
060
8509440
8120
7520
8295
,
,
,
,,
,
,
,
αα
- Mật độ dòng nhiệt về phía khơng khí theo bề mặt trong của ống:
∑
+
+
∆−∆
=
i
i
ngtr
trtr
kkng

vtb
kktr
FF
F
F
F
tt
q
λ
δ
α
2
1
.
(W/m
2
)
∆t
v
= t
k
– t
v
: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa nhiệt độ ngưng tụ và vách
ngồi.
∆t
b
: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa mơi chất ngưng tụ và mơi trường làm
mát.
∑

+=
nh
nh
th
th
i
i
λ
δ
λ
δ
λ
δ
(m
2
K/W)
δ
th
= 0,002 (m): bề dày của thép.
λ
th
= 45,3 (W/mK): hệ số dẫn nhiệt của thép.
δ
nh
= 0,0015 (m): bề dày của ống nhơm.
λ
nh
= 203,5 (W/mK): hệ số dẫn nhiệt của nhơm.
∑
−

=+=⇒
5
101525
5203
00150
345
0020
.,
,
,
,
,
i
i
λ
δ
(m
2
K/W)
),(,
.,
,,
,
,
,
,
,
v
v
kktr

t
x
x
x
t
q
∆−=
+
+
∆−
=⇒
−
61302924
101525
08800660
06602
8120
0660
378
1
613
5
V.3.2 Xác định hệ số tỏa nhiệt về phía R22:
- Các thơng số vật lý của R22 ở t
k
= 55
0
C là:
o λ = 72,84.10
-3

(W/mK)
o µ = 177.10
-6
(Ns/m
2
)
o ρ = 1058,3 (kg/m
3
)
o ν = 0,16725.10
-6
(m
2
/s)
- Hệ số tỏa nhiệt về phía R22:
250
4
6
333
4
3
862873
021010167250
8191094721031058522568477
720
720
,
,
,.,
,).,(,),,(

,
.
,
−
−
−
∆=
∆
−
=
∆
=
v
v
vtr
k
a
t
tx
xxxx
td
gq
ν
ρλ
α
- Mật độ dòng nhiệt về phía R22:
q
atr
= α
a

.∆t
v
= 2873,86.∆t
v
-0,25
.∆t
v
= 2873,86.∆t
v
0,75
- Giải hệ phương trình:



∆−=
∆=
),(,
.,
,
vkktr
vatr
tq
tq
61302924
862873
750
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 23
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ
- Tìm ∆t
v

sao cho thỏa mãn điều kiện:
2873,86.∆t
v
0,75

= 924,02(13,6 - ∆t
v
)
Dùng phương pháp lặp, ta tìm được ∆t
v
= 4,305 (
0
C)
Từ đó: q
tr
= 2873,86 x (4,305)
0,75
= 8589 (W/m
2
)
- Diện tích bề mặt trong của bình ngưng:
790
8589
6770
,≈==
tr
k
tr
q
Q

F
(m
2
)
- Tổng chiều dài ống của bình ngưng:
12
0210143
790
≈==
,,
,
xd
F
L
tr
tr
π
(m)
- Chọn chiều dài của 1 ống là l = 0,8 (m)
- Tổng số ống trong bình ngưng:
15
80
12
===
,l
L
n
(ống).
- Bố trí ống trong bình ngưng thành 4 hàng ống, như vậy ta cần chọn số ống lớn hơn số
ống u cầu một ít để đủ số ống bố trí theo số hàng ống đã chọn, chọn n = 18 ống. Số

ống trên mặt chính diện sẽ có:
5
4
218
=
+
='n
(ống).
V.4 TÍNH KIỂM TRA VẬN TỐC KHƠNG KHÍ:
- Diện tích cho khơng khí đi qua của 1m chiều dài ống có cánh:
)/(,
,
,),,(
,,
)(
mm
x
S
dD
dSf
C
cng
ngkk
2
1
01890
00350
00085002800490
02800520 =







−
+−=






−
+−=
δ
- Tổng diện tích cho khơng khí đi qua tại tiết diện thu hẹp:
F
kk
= n’.l.f
kk
= 5 x 0,8 x 0,0189 = 0,0756 (m
2
)
- Vận tốc khơng khí:
969
07560
7530
,
,

,
≈==
kk
kk
kk
F
V
ω
(m/s)
So với vận tốc khơng khí ban đầu thì lệch:
(%),
,
,,
(%) 413100
511
511969
=
−
=∆ x
>
5(%). Như vậy vận tốc khơng khí ban đầu ta chọn là khơng hợp lý. Ta phải tiến
hành chọn lại vận tốc khơng khí. Chọn ω
kk
= 9,96 (m/s).
 Lặp lại q trình tính tốn đối với giá trị ω
kk
mới:
20435
1005917
0350969

6
===
−
.,
,,
.
Re
x
l
qkk
ν
ω
Nu = C.C
z
.C
s
.ϕ
-m
.Re
n
= 0,32 x 1 x 1 x 9,23
-0,5
x 20435
0,7
= 109,6
- Hệ số tỏa nhiệt đối lưu về phía khơng khí:
6586
0350
1076726109
2

,
,
.,,
.
≈==
−
x
l
Nu
q
kk
kk
λ
α
- Hệ số tỏa nhiệt về phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ngồi:
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 24
Đồ án môn học QTTB GVHD: TS. Trần Văn Ngũ






≈







+=






+Ψ=
Km
W
xxx
F
F
E
F
F
C
kkkkng
2
0
870
8120
060
8509440
8120
7520
6586
,
,
,

,,
,
,
,
αα
- Mật độ dòng nhiệt về phía khơng khí theo bề mặt trong của ống:
∑
+
+
∆−∆
=
i
i
ngtr
trtr
kkng
vtb
kktr
FF
F
F
F
tt
q
λ
δ
α
2
1
.

),(,
.,
,,
,
,
,
,
,
v
v
t
x
x
x
t
∆−=
+
+
∆−
=
−
6138838
101525
08800660
06602
8120
0660
870
1
613

5
- Với mật độ dòng nhiệt về phía R22 đã tính tốn được ở trên, ta giải hệ phương trình:



∆−=
∆=
),(,
.,
,
vkktr
vatr
tq
tq
6138838
862873
750
- Dùng phương pháp lặp, ta tính được ∆t
v
= 3,968 (
0
C)
q
tr
= 2873,86 x 3,968
0,75
= 8079,7 (W/m
2
)
- Diện tích bề mặt trong của bình ngưng:

8380
78079
6770
,
,
≈==
tr
k
tr
q
Q
F
(m
2
)
- Tổng chiều dài ống trong bình ngưng:
7112
0210143
8380
,
,,
,
≈==
xd
F
L
tr
tr
π
(m)

- Chọn chiều dài của 1 ống là l = 0,8 (m)
- Tổng số ống trong bình ngưng:
16
80
7112
≈==
,
,
l
L
n
(ống).
- Chọn n = 18 ống. Bố trí thành 4 hàng ống, số ống bố trí trên mặt chính diện:
5
4
218
=
+
='n
(ống).
- Vận tốc khơng khí:
969
07560
7530
,
,
,
≈==
kk
kk

kk
F
V
ω
(m/s)
So với vận tốc khơng khí ban đầu thì lệch:
(%)
,
,,
(%) 0100
969
969969
=
−
=∆ x
- Lưu lượng thể tích của khơng khí với ω
kk
= 9,96 (m/s).
V’
kk
= 9,96 x 0,0756 = 0,753 (m
3
/s).
- Lưu lượng này ứng với độ gia nhiệt của khơng khí:
8
5112417530
6770
≈==∆
,,

'
'
xx
CV
Q
t
kkkk
k
a
ρ
(
0
C)
- Nhiệt độ khơng khí ra khỏi dàn ngưng:
t
2
’ = t
1
+ ∆t
a
’ = 37 + 8 = 45 (
0
C)
- Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit:
SVTH: Phạm Hồng Ngọc Trang: 25