Tài liệu Thiết kế kết cấu tủ lạnh thương nghiệp ppt

Thiết 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 l
ạnh đặt ở trong siêu thị, nên chọn nhiệt độ môi trường trong
siêu th
ị là 27
o
C, độ ẩm φ = 83%.
T
ốc độ gió trong siêu thị chọn  = 2m/s.
- Nhi
ệt độ bảo quản của kem: -0,5 → 0,5
o
C. Ta chọn nhiệt độ
bảo quản là 0
o
C.
- Kh
ối lượng thịt dê bảo quản : 90kg
- Ph
ương pháp làm lạnh: làm lạnh trực tiếp nhờ môi chất lạnh, dàn
bay h
ơi là dàn đối lưu tự nhiên.
T
ốc 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
Th
ể tích phủ bì : 4,608 m
3
Thịt dê được đặt trong các khay xốp bên ngoài bọc nilon kích thước 200.100.70
mm.
T
ủ 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)
3.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
11
1








cn

cn
n
i
i
i
-Ta có thể tính được chiều dầy lớp cách nhiệt:

cn
=

















n
i
i
i

cn
k
1
21
111




-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/m
2
.K;

2

: hệ số tỏa nhiệt của vách tủ vào buồng lạnh, W/m

2
.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 l
à 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)
Tôn lá 0,0006 45,3
Sơn bảo vệ 0,0005 0,291
-Chọn hệ số dẫn nhiệt của polyurethan
CN

=0,023,W/mK;
23,0k
 Tính
1

:

Tốc độ gió ở trong phòng

=2 m/s, tra bảng thông số vật lý của không
khí ứng với 27
0
C ta được:
6
10.87,15



m
2
/s ;
2
10.64,2



W/mK;
-Ta có : Re



l.
5
6
10.27,2
10.87,15
8,1.2



>10
5
-Mà Nu
6,616Re.032,0
8,0

-Tính
04,9
8,1
10.64,2.6,616.
2
1


l
Nu


W/m
2
K;
 Tính
2

:
T
ốc độ gió ở trong tủ lạnh
8


m/s, tra bảng thông số vật lý của
không khí ứng với -10
0
C ta được:
6
10.43,12



m
2
/s ;
2
10.36,2



W/mK;
-Ta có: Re
5
6
10.6,11
10.43,12
8,1.8.




l

>10
5
-Mà
6,2273Re.032,0
8,0
Nu
-Tính
8,29
8,1
10.36,2.6,2273
.
2
2


l
Nu


W/m
2
K;
-Thay s
ố :

cn
=




















n
i
i
i
cn
k
1
21
111




=

0966,0
8,29
1
291,0
0005,0.2
3,45
0006,0.2
04,9
1
23,0
1
023,0 













m
Ch
ọn
100
cn


mm
-H
ệ số truyền nhiệt thực được tính theo công thức:
k
t
=
2
1
1
11
1








cn
cn
n
i
i
i
=
222,0
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
-Nhiệt độ trong siêu thị
Ct
0
1
27
,độ ẩm
%83
13


,tra đồ thị h-x ta được:
Ct
s
0
5,24
.
-Nhi
ệt độ trong tủ lạnh

Ct
0
2
10
,
-Theo bi
ểu thức
58,0
)10(27
5,2427
.04,9.95,0..95,0
21
1
1







tt
tt
k
s
s

>
t
k

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:
WQQQQ ,
321


1
Q
-Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che của tủ lạnh;

2
Q
-Dòng nhiệt tổn thất từ các nguồn khác nhau khi vận hành;

3
Q
-Dòng nhiệt tổn thất do phần hở của tủ lạnh;
4.1.Dòng nhiệt qua kết cấu bao che
1
Q
;
12111
QQQ 

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:
)(
2111
ttFkQ
t

t
k
-hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che;
F-diện tích bề mặt của kết cấu bao che,
2
m
;
1
t
-nhiệt độ môi trường bên ngoài,
C
0
;
2
t

-nhiệt độ trong buồng lạnh,
C
0
;
-
Trong đó :
222,0
t
k
;
Kt
0
371027 
-Diện tích bên ngoài kho lạnh bằng diện tích đáy cộng diện tích trần và
di
ện 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)=16,96
2
m
Vậy :
3,13937.96,16.222,0
1
Q
W;
4.1.2. 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:
0
12

Q
4.2.Dòng nhiệt tổn thất từ các nguồn nhau khi vận hành
2
Q
;
22212
QQQ 
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
21
Q
;
-
21
Q
:được xác định từ biểu thức:
,.
21
FAQ 
W
F- di
ện tích của buồng ,
2
m
;

56,28,0.2,3 F
2
m
A-nhiệt tỏa ra khi chiếu sáng 1
2
m
diện tích tủ, W/
2
m
;
-
Do đây là buồng bảo quản nên A=1,2 W
2
m
;
V
ậy:
1,356,2.2,1
21
Q
W;
4.2.2.Dòng nhiệt do động cơ điện
22
Q
;
NQ .1000
22

,W;
N-công su

ất động cơ điện, KW;
Chọn 1 giàn lạnh có 1 quạt gió,công suất 1KW;
WQ 10001.1000
22

;
V
ậy :
WQQQ 1,100310001,3
22212

;
4.3.Dòng nhiệt do phần hở của tủ lạnh
3
Q
;
tFQ  ..
3

Trong trường hợp này cửa tủ luôn mở nên có sự trao đổi nhiệt giữa 2
môi trường không khí :
Ct
0
1
27
;
Ct
b
0
10

;
-Nhi
ệt độ xác định:
C
tt
t
b
m
0
1
5,8
2
1027
2





;
-Ch
ọn
6

m/s;
-Tra b
ảng thông số vật lý của không khí khô tại
C
0
5,8

ta được;
2
10.498,2



W/mK;
6
10.01,14



m/s;
-Ta có:
5
6
10.14,5
10.01.14
2.1.6.
Re




l
>
5
10
-Mà:
6,1185Re.032,0

8,0
Nu