Tài liệu đồ án kỹ thuật lạnh, chương 2 docx

Ch-ơng 2: tính kiểm tra cách nhiệt và kiểm tra
đọng s-ơng trong vách
I.Đặc điểm cấu trúc kho lạnh
Việc xây dựng kho lạnh đòi hỏi một l-ợng vốn đầu t- t-ơng đối
lớn trong tổng đầu t- cho hệ thống lạnh. Đặc điểm cơ bản của các
buồng lạnh là khó sửa chữa, thay thế trong quá trình sử dụng sau này.
Do đó khi thiết kế, xây dựng kho lạnh phải bảo đảm khả năng làm việc
liên tục trong một thời gian dài không phải sửa chữa thay thế.
Ngoài ra chất l-ợng kho lạnh chủ yếu là chất l-ợng cách nhiệt,
cách ẩm ảnh h-ởng rất lớn đến hiệu quả sử dụng hệ thống lạnh. Nếu
cách nhiệt, cách ẩm tốt chi phí vận hành giảm đáng kể, tuổi thọ máy
móc thiết bị đ-ợc tăng lên, chất l-ợng sản phẩm bảo quản đ-ợc đảm
bảo tốt hơn.
Chất l-ợng cách nhiệt có tính chất quyết định đối với chất l-ợng
kho lạnh. Lớp cách nhiệt cách ẩm cần đáp ứng các yêu cầu sau:
- Hệ số dẫn nhiệt nhỏ
- Khối l-ợng riêng nhỏ
- Độ thấm hơi nhỏ
- Độ bền cơ học cao
- Không ăn mòn không phản ứng với các vật liệu tiếp xúc, chịu
đ-ợc nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao
- Không có mùi lạ, không cháy, không độc hại với con ng-ời và
với sản phẩm bảo quản
- Dễ mua, rẻ, dễ gia công, vận chuyển, lắp đặt, không cần bảo
d-ỡng cao
Vật liệu chủ yếu để cách ẩm chủ yếu là bitum, polistyrol dễ kiếm,
dễ thi công, giá thành rẻ.
Chiều dày cách nhiệt phải đảm bảo để không cho phép bề mặt
t-ờng ngoài bị đọng s-ơng. Do vậy sau khi đã tính cách nhiệt, cách ẩm
ta phải kiểm tra đọng s-ơng vách.
II.Tính chiều dày lớp cách nhiệt

Chiều dày lớp cách nhiệt đ-ợc tính theo công thức:

cn
=
cn
.

















n
i
tri
i
n
k
1

111



; (m)
(2.1)
1. Lớp vữa chát
2.T-ờng gạch
3. Lớp cách ẩm
4,5. Lớp cách nhiệt dạng tấm
6. lớp l-ới thép đ-ợc trát vữa xi
măng
7. Các mạch ghép giữa các tấm
Trong đó:
- K : là hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che [w/m
2
k]
-
n
: hệ số toả nhiệt từ không khí đến bề mặt ngoài của t-ờng. Đối
với t-ờng ngoài

n
= 23,3 [w/m
2
k]
-
tr
: hệ số toả nhiệt từ bề mặt trong đến không khí trong buồng.
Đối với t-ờng trong khi không có tuần hoàn c-ỡng bức

tr
= 8
[
w/m
2
k].
-
cn
,
i
: chiều dày của lớp cách nhiệt và các lớp t-ờng (m)
-
cn
,
i
: hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt và các lớp t-ờng (w/m.k)
1.Tính chiều dày lớp cách nhiệt và cách ẩm giữa phòng bảo quản đông và
không khí bên ngoài.
*** bảng số liệu tính toán ***
Thông số
(m)
(w/m.k)
(g/m.h.MPa)
1
2 3 4
5 6
7
Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90
Lớp gạch đỏ 0,2 0,82 105

Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90
Lớp cách ẩm bằng bitum 0,005 0,3 0,86
Lớp cách nhiệt bông thuỷ tinh

cn
= ?
0,047 7,5
Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90
+ Chọn hệ số truyền nhiệt k = 0,23 (w/m
2
k)
a, Chiều dày lớp cách nhiệt là:

cn
= 0,047.













8
1

3,0
005,0
82,0
2,0
88,0
02,0
.3
3,23
1
23,0
1
= 0,18 (m).
Chọn

cn
= 0,2 m với 2 lớp cách nhiệt mỗi lớp dày 0,1 m.
b, Hệ số truyền nhiệt thực tế là:
Ta có:
k
tt
=



n
1i
cn
cntt
tri
i

n
11
1





(2.2)
Thay số ta đ-ợc:
k
tt
=
21,0
8
1
047,0
2,0
3,0
005,0
82,0
2,0
88,0
02,0
.3
3,23
1
1

(w/m
2
k)
c, Tính cách ẩm
Nhiệt trở của kết cấu bao che
R =
R
i
=



n
1i
tri
i
n
11



(w/m
2
k)
(2.3)
Thay số ta đ-ợc:
R =
R
i
=

8
1
047,0
2,0
3,0
005,0
82,0
2,0
88,0
02,0
.3
3,23
1

= 4,75 (w/m
2
k)
Xác định hệ số truyền nhiệt qua vách, để có thể tính thêm hệ số an
toàn bằng 1,15.
K =
75,4
15,1
R
15,1

= 0,24 (w/m
2
k)
(2.4)
Kiểm tra đọng s-ơng

Theo bảng 1-1,nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất tại Nghệ An t
f1
= 38
0
C ;
độ ẩm

13
= 74% nên tra đồ thị h-x ta đ-ợc: t
s
= 33
0
C
t
2
= t
b
= -20
0
C =>
1
= 23,3 (W/m
2
K)
Hệ số truyền nhiệt đọng s-ơng:
38 - 33
k
s
= 0,95.23,3. -------------- = 1,91 (W/m
2

K)
38 - (-20)
Ta thấy k
t
= 0,24 (W/m
2
K) < k
s
= 1,91 (W/m
2
K) => Vách ngoài không bị
đọng s-ơng.
Xác định dòng nhiệt (ổn định) qua kết cấu bao che.
q = k
tt
.(t
kk
- t
b
)
(2.5)
cho tr-ớc:

%90
20
;
%74
38
00
b
b
kk
kk
CtCt

Thay số ta đ-ợc:
q = 0,21.(38 + 20) = 12,18 (W/m
2
)
Xác định nhiệt độ trên các bề mặt của kết cấu bao che.
Ta có
t
1
= t
kk

-
n
q

= 38 -
3,23
18,12
= 37,5
0
C
t
2
= t
1
q.
1
1


= 37,5 12,18.
88,0
02,0
= 37,2
0
C
t
3
= t
2
q.

2
2


= 37,2 12,18.
82,0
2,0
= 34,2
0
C
t
4
= t
3
q.
3
3


= 34,2 12,18.
88,0
02,0
= 33,9
0
C
t
5
= t
4
q.

4
4


= 33,9 12,18.
3,0
005,0
= 33,7
0
C
t
6
= t
5
q.
5
5


= 33,7 12,18.
047,0
2,0
= - 18,1
0
C
t
7
= t
6
q.

6
6


= - 18,1 12,18.
88,0
02,0
= - 18,4
0
C
Kiểm tra lại các phép tính
t
tr
= t
b
+ q.
tr
1

= - 20 + 12,18.
8
1
= - 18,5
0
C
Theo nhiệt độ ở bề mặt đã tính đ-ợc dựa vào bảng hơi n-ớc bão hoà ta
tra đ-ợc phân áp suất bão hoà của hơi n-ớc.
Bề mặt
Nhiệt độ (
0

C) P
x
bão hòa (Pa)
1 37,5 6449
2 37,2 6344
3 34,2 5378,9
4 33,9 5289,3
5 33,7 5231,4
6 - 18,1 123,523
7 - 18,4 117,857

Dòng hơi n-ớc riêng qua kết cấu bao che
=
H
PP
bkk

=
6
10
035,0
6325,9276,4901


= 0,1374 (g/m
2
.h)
{2.6}
trong đó:
+ P

kk
: phân áp suất không khí bên ngoài (với t
kk
= 38
0
C P
kk
= 6624
Pa)
+ P
b
: phân áp suất không khí trong buồng (với t
b
= - 20
0
C P
b
=
102,925 Pa)
+ H : Trở kháng thấm hơi của kết cấu bao che bao gồm tổng trở kháng của
các lớp riêng biệt.
mà H =
i
i


=
5,7
2,0
86.0

005,0
105
2,0
90
02,0
.3
= 0,035(m
2
hMPa/g)
Phân áp suất hơi n-ớc ở phía ngoài kết cấu bao che:
P
x1
= P
kk
=
kk
.P
kk
= 0,74.6624 = 4901,76 Pa
(2.7)
Phân áp suất hơi n-ớc ở bề mặt trong của kết cấu bao che:
P
tr
= P
b
=
b
.P
b
= 0,9.102,925 = 92,63 Pa

(2.8)
trong đó:
kk
,
kk
: độ ẩm t-ơng đối của kk bên ngoài và kk trong buồng
lạnh
P
kk
, P
b
: phân áp suất bão hoà của kk bên ngoài và trong buồng
lạnh
Phân áp suất thực của hơi n-ớc trên các kết cấu bao che
P
x2
= P
kk
- .
1
1


= 4901,76 0,1374.
90
02,0
= 4871,2 Pa
P
x3
= P

2
- .
2
2


= 4871,2 0,1374.
105
2,0
= 4609,512 Pa
P
x4
= P
3
- .
3
3


= 4609,512 0,1374.
90
02,0
= 4578,98 Pa
P
x5
= P
4
- .
4
4

= 4578,98 0,1374.
86,0
005,0
= 3780,14 Pa
P
x6
= P
5
- .
5
5


= 3780,14 0,1374.
5,7
2,0
= 116,14 Pa
P
x7
= P
6
- .
6
6


= 116,14 0,1374.
90

02,0
= 85,61 Pa
Vậy so sánh áp suất vừa tính và áp suất bão hoà ta thấy vách không đọng
ẩm đồ thị biểu thị hai áp suất đó là :
100
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
1
2
3
4
5
6
7
0
chieu day (m)
ap suat
(Pa)
Px"
Pb
2.Tính chiều dày lớp cách nhiệt và cách ẩm giữa phòng bảo quản lạnh và
không khí bên ngoài.
*** bảng số liệu tính toán ***
Thông số
(m)

(w/m.k)
(g/m.h.MPa)
Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90
Lớp gạch đỏ 0,2 0,82 105
Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90
Lớp cách ẩm bằng bitum 0,005 0,3 0,86
Lớp cách nhiệt bông thuỷ tinh

cn
= ?
0,047 7,5
Lớp vữa xi măng 0,02 0,88 90
Theo bảng (5) với t
bql
= 0
0
C ta có:
hệ số truyền nhiệt: k = 0,30 (w/m
2
.k)
Hệ số toả nhiệt đối với t-ờng trong:
tr
= 8 (w/m
2
.k)
Hệ số toả nhiệt đối với t-ờng ngoài:
n
= 23,3 (w/m
2
.k)

*** Bảng kết quả tính toán ***
1. chiều dày của lớp cách nhiệt {theo
(2.1)}

cn
= 0,133 m
2. Hệ số truyền nhiệt thực tế {theo
(2.2)}
k
tt
= 0,29 w/m
2
.k
3. tính cách ẩm
a. nhiệt trở của kết cấu bao che {theo
(2.3)}
R = 3,4 m
2
k/w
b. hệ số truyền nhiệt qua vách {theo
(2.4)}
K = 0,34
w/m
2
k
c. dòng nhiệt ổn định qua kết cấu bao che {theo
(2.5)}
cho tr-ớc:

%90
0
;
%74
38
00
b
b
kk
kk
CtCt

q = 11,02 w/m
2
t
1

= 37,5
0
C
t
2
= 37,2
0
C
t
3
= 34,5
0
C
t
4
= 34,2
0
C
t
5
= 34,0
0
C
t
6
= 2,8
0
C
d. nhiệt độ trên các bề mặt của kết cấu bao che
t

7
= 2,5
0
C
e. nhiệt độ bề mặt trong cùng t
tr
t
tr
= 1,4
0
C
P
1
= 6447 Pa
P
2
= 6344 Pa
P
3
= 5469,95 Pa
P
4
= 5378,9 Pa
P
5
= 5318,2 Pa
f. phân áp suất bão hoà của hơi n-ớc t-ơng ứng với
các nhiệt độ
P
6

= 747,1 Pa