Đồ án Hệ thống lạnh trên ô tô lạnh

K. Chọn atr = 8 (W/m2K) [1] ang được tính theo công thức sau: Với w: vận tốc xe lạnh chuyển động, m/s. Chọn w = 45km/h = 12,5 m/s, thế vào công thức ta có: (W/m2K) Vậy: Làm tròn dcn = 0,1 (m) = 10 (cm). Bọt polyurethen được phun trực tiếp vào khoang cách nhiệt, để tránh hiện tượng co rút kích thước do nhiệt độ người ta làm ít nhất hai lớp cách nhiệt với mối ghép so le. Tổng bề dày của trần thùng bảo ôn là: Sd = d2 + dcn + 2d1 = 2.0,001 + 0,1 + 0,003 = 0,105 (m). 3.1.2. Vách bao che: dCN d1 d2 d1 Với: d1: bề dày lớp nhôm bảo vệ trong và ngoài d2: bề dày lớp Bimut cách ẩm dcn: bề dày lớp cách nhiệt mốp xốp làm từ polyurethan Để đảm bảo vách được vững chắc người ta dùng những tấm nhôm sóng vuông và gia cố bằng những thanh gỗ liên kết. Bề dày tự chọn và hệ số dẫn nhiệt cho trong bảng sau: STT VẬT LIỆU d (m) l (W/mK) 1 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 2 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18 3 Lớp polyurethan cách nhiệt dcn 0,0325 4 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 Sd 0,005 + dcn Bề dầy lớp cách nhiệt dcn : Làm tròn dcn = 0,1 (m) = 10 (cm) 3.1.3. Sàn thùng bảo ôn:d1 d3 d2 dCNN d3 d1 Với: d1: bề dày lớp nhôm bảo vệ trong và ngoài d2: bề dày lớp Bimut cách ẩm d3: bề dày lớp thép không rỉ dcn: bề dày lớp cách nhiệt mốp xốp làm từ polyurethan Để tăng cứng người ta dùng những tấm nhôm dạng sóng vuông và gia cố bằng những thanh gỗ chịu lực. Đồng thời dạng sóng vuông giúp thoát nước dễ dàng. Bề dày tự chọn và hệ số dẫn nhiệt cho trong bảng sau: STT VẬT LIỆU d (m) l (W/mK) 1 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 2 Thép không rỉ X25T 0,001 16,7 3 Lớp Bitum cách ẩm 0,003 0,18 4 Lớp polyurethan cách nhiệt dcn 0,0325 5 Thép không rỉ X25T 0,001 16,7 6 Lớp nhôm bảo vệ 0,001 203,8 Sd 0,007 + dcn Bề dày lớp cách nhiệt dcn Làm tròn dcn = 0,1 (m) = 10 (cm) Tổng kết: Bề dày từng phần của kết cấu bao che được cho trong bảng sau: STT Phần bao che d (m) 1 Trần 0,105 2 Vách 0,105 3 Sàn 0,107 3.2. KIỂM TRA ĐỌNG SƯƠNG: Để đảm bảo không đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che phải thỏa điều kiện: (1) Với : 0,95: hệ số dự trư.õ ang: hệ số tỏa nhiệt về phía có nhiệt độ cao hơn, W/m2K. tng: nhiệt độ không khí bên ngoài thùng bảo ôn, 0C. ttr: nhiệt độ không khí bên trong thùng bảo ôn, 0C. ts: nhiệt độ điểm sương của không khí bên ngoài, 0C. Hệ số truyền nhiệt thực tính theo tường (do Kth (vách/trần) > Kth (sàn) nên nếu vách/trần thoả biểu thức (1) thì sàn cũng thoả): Xác định Ks: Thông số khí tượng các tỉnh thành như sau: Tỉnh thành Nhiệt độ cao nhất(0C) Độ ẩm% Mùa hè Mùa đông Hà Nội 37,2 83 80 Huế 37,3 73 90 Tp Hồ Chí Minh 37,3 74 74 Chọn giá trị cao nhất 37,3 90 Chọn tng=37,3 ( 0C) ttr= -18( 0C) j =90%. Dùng giản đồ I-d của không khí ẩm với tng = 37,30C và jtb = 90%, ta tìm được nhiệt độ điểm sương ts = 33,50C. Vậy 3,806(W/m2K) Do Kth < Ks nên vách ngoài của kết cấu bao che không bị đọng sương. CHƯƠNG IV: TÍNH TỔN THẤT NHIỆT THÙNG BẢO ÔN Tổng dòng nhiệt tổn thất : Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 +Q5 Với: Q1: tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh, W. Q2: tổn thất lạnh làm lạnh sản phẩm, W. Q3: tổn thất lạnh để thông gió, W. Q4: tổn thất lạnh trong vận hành, W. Q5: tổn thất lạnh do sản phẩm hô hấp, W Ô tô lạnh chỉ vận chuyển sản phẩm đã được làm lạnh đông từ trước nên không tính đến tổn thất do làm lạnh sản phẫm Q2 = 0 Do không có sự thông dòng không khí nóng từ bên ngoài vào buồng lạnh nên không có tổn thất lạnh để thông gió Q3 = 0. Dòng nhiệt Q5 chỉ xuất hiện ở các kho lạnh bảo quản rau quả hô hấp đang trong quá trình sống, ô tô lạnh bảo quản ở nhiệt độ -180C nên không có quá trình hô hấp Q5=0 Vậy tổng thất lạnh thực tế cần phải tính toán cho thùng bảo ôn là: Q = Q1 + Q4 , W. 4.1. DÒNG NHIỆT QUA KẾT CẤU BAO CHE Q1: Q1 = Q'1 + Q''1 + Q'''1, W. Với : 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. 4.1.1.Dòng nhiệt tổn thất qua các vách và trần Q'1: Q'1 = K.FV (tng - ttr). Với : K: hệ số truyền nhiệt của vách và trần FV: diện tích tính toán của các vách và mái, m2. tng : nhiệt độ không khí bên ngoài ttr : nhiệt độ không khí bên trong buồn lạnh Tổng diện tích mặt ngoài của các vách và mái: Fn = 2 (5,0 x 2,15) + 2(2,35x 2,15) + 5,0x2,35 = 43,355 (m2). Tổng diện tích mặt trong của các vách và mái: Ft = 2(4,79x 1,938) + 2(2,14 x 1,938) + 4,79x2,14 = 37,11 (m2). =40,2325(m2). Phòng lạnh tiếp xúc với ngoài trời: tng=ttb+0,25tmax=37,3+0,25x39= 470C [1] Với: ttb: nhiệt trung bình tháng nóng nhất = 37,30C. tmax :nhiệt độ cực đại ở nước ta = 390C ttr: nhiệt độ không khí bên trong thùng bảo ôn= -180C. Vậy : Q1' = 0,31 x 40,2325 x (47 -(-18)) = 810,685 (W) . 4.1.2.Dòng nhiệt qua sàn thùng bảo ôn Q1'': Q1'' = K.Fs (tng - ttr). Với : K: hệ số truyền nhiệt của sàn, (K=0,31W/mK) Fs: diện tích tính toán của sàn, m2. tng, ttr: nhiệt độ không khí bên ngoài và bên trong thùng bảo ôn, 0C. Diện tích mặt ngoài của sàn thùng bảo ôn: Fng = 5,0 x 2,35 » 11,75 (m2). Diện tích mặt trong của sàn thùng bảo ôn: Ftr = 4.79 x 2,14 = 10,25 (m2) =11(m2) Vậy : Q1'' = 0,31 x 11 x (47 -(- 18))= 221,65(W). 4.1.3.Dòng nhiệt do bức xạ Q1''': Q1''' = K.FV.tCv + K.Fm.tCm [2] Với : K: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W/m2K. tC :hiệu nhiệt độ đặc trưng ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vào mùa hè. FV: diện tích vách bao che bị bức xạ mặt trời, m2. Chỉ tính cho vách có diện tích lớn nhất và phần mái: Vách: Fv=5,0x2,15=10,75m2, Mái: Fm=5,0x2,35=11,75m2 Đối với mái màu sáng: tCm=160C, Vách màu sáng và hướng chiếu nắng phía tây chịu tổn thất nhiều nhất : tCv =80C [2] Vậy: Q1''' = 0,31x(10,75x8 + 11,75x16)= 84,94 (W). 4.2. DÒNG NHIỆT TỔN THẤT TRONG VẬN HÀNH: Tính tổn thất lạnh trong vận hành do dùng động cơ điện, quạt gió và do thất thoát khi mở cửa: Q4 = b.Q1 [2] Với: Q1 là tổn thất lạnh qua kết cấu bao che Đối với phòng lạnh thương nghiệp và đời sống chọn b = 0,4. Vậy: Q4 = 0,4 x (810,685 + 221,65 + 84,94 ) = 446,91(W). Kết quả tổng tổn thất lạnh: SST LOẠI TỔN THẤT Q (W) 1 Tổn thất qua vách và mái Q1'. 810,685 2 Tổn thất qua sàn Q1''. 221,65 3 Tổn thất do bức xạ Q1'''. 84,94 4 Tổn thất do vận hành Q4. 446,91 5 Tổng tổn thất Q 1564,185 Khi tác nhân lạnh vận chuyển trong hệ thống sẽ bị tổn thất thêm 1 phần nữa, năng suất lạnh Q0 được tính như sau: (W) Với : k: hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị. Đối với dàn lạnh trực tiếp với t= -100C đến -300C : k = 1,07. b: hệ số thời gian làm việc của thiết bị lạnh nhỏ, chọn b = 0,7. 2390,97(W) Hệ thống lạnh sử dụng máy nén độc lập để làm lạnh thùng bảo ôn nên Q0 = QMN CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN MÁY NÉN 5.1.CÁC THÔNG SỐ CỦA CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC: 5.1.1.Nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh: t0 = tb - Dt0 [3] Với : tb: nhiệt độ trong thùng bảo ôn. Dt0: hiệu nhiệt độ yêu cầu. Đối với thiết bị lạnh thương nghiệp và đời sống ngày nay hiệu nhiệt độ chọn từ 8-130C. Chọn Dt0 = 80C t0 = -18 - 8= -26 (0C). 5.1.2.Nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân: Các ô tô lạnh thường tận dụng vận tốc gió do xe chuyển động để giải nhiệt dàn ngưng. Nhiệt độ ngưng tụ (tk) của hơi tác nhân giải nhiệt bằng không khí được xác định bằng công thức: tk = tkkra + Dtk Với : tkkra: nhiệt độ không khí ra khỏi bình ngưng, 0C. Chọn độ chênh giữa nhiệt độ không khí vào và ra khỏi bình ngưng là 80C. Nhiệt độ không khí vào ở trung bình trên toàn đất nước = 37,30C Dtk: hiệu nhiệt độ trung bình giữa môi chất lạnh ngưng tụ và không khí giải nhiệt. Dtk có giá trị trong khoảng 10 -:- 150C. Chọn Dtk = 100C; Vậy : tk = 37,3 + 8 + 10 = 55,3 (0C). 5.1.3.Độ quá nhiệt, quá lạnh : Chọn độ quá nhiệt của hơi hút đối với R134a = 200C (freon) th = t0 +Dtqn= -26 +20= -6(0C). Trong thiết bị hồi nhiệt lượng nhiệt quá lạnh bằng lượng nhiệt quá nhiệt trao đổi: h1 - h1' = h3' - h3 => h3 = h3' + h1' - h1. Trong đó: 1' -1: Quá nhiệt hơi hút: Dtqn = th - t0, th: nhiệt độ hơi hút vào máy nén. 1 - 2 : Nén đoạn nhiệt hơi hút từ áp suất thấp P0 đến áp suất cao Pk, đẳng entropi. 2 - 2': Làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bão hòa. 2' - 3': Ngưng tụ môi chất đẳng áp, đẳng nhiệt. 3' - 3: Quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp. 3 - 4: Quá trình tiết lưu đẳng entalpi ở van tiết lưu. 4 - 1': Quá trình bay hơi trong dàn bay hơi đẳng áp và đẳng nhiệt Tra bảng ta có:[7] Điểm 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 CHỌN MÁY NÉN VÀ ĐỘNG CƠ MÁY NÉN: 5.2.1.Tính chọn máy nén: Q0MN = 2390,97(W) = 2,39097(kJ/s). Năng suất lạnh riêng khối lượng: qo = h1' - h4 = 383 - 250 = 133(kJ/kg). Năng suất khối lượng thực tế của máy nén (lưu lượng môi chất nén qua máy nén): 0,01798(kg/s) Năng suất thể tích thực tế của máy nén: = .v1 = 0,01798 x 0,21 » 0,00378 (m3/s). Hệ số cấp của máy nén: l = lc. ltl. lk. lw. lr [3] Với : lc: hệ số tính đến thể tích chết. ltl: hệ số tính đến tổn thất nhiệt do tiết lưu. lw: hệ số tính đến tổn thất do hơi hút vào xi-lanh bị đốt nóng. lr: hệ số tính đến tổn thất do rò rỉ môi chất qua pittông, xi-lanh, secmăng và van từ khoang nén về khoang hút. Công thức trên có thể được viết gọn lại thành: l = li. lw' Với : Lấy DP0 = DPk = 10kPa = 10000Pa[3] P0 = 102000Pa Pk = 1221350Pa m = 1 đối với máy nén freon. [3] C = 0,04: tỉ số thể tích chết.[3] lw' ==0,7711[2] Vậy: l = li. lw' = 0,455 x 0,7711» 0,3508 Thể tích lý thuyết do pittông quét được: 0,01078(m3/s) Hệ số lạnh của chu trình: 2,333 Tỉ số nén: 11,974 Chọn máy nén pittông IIБ14 1 cấp của Nga có: VltMN = 0,0111(m3/s) Số xi-lanh: z = 1 Đường kính pittông: d = 67,5 (mm) Số vòng quay: n = 24 (vòng/s) Số lượng máy nén yêu cầu: 0,97117 Chọn Z = 1 máy nén. 5.2.2. Tính động cơ lắp sẵn: Động cơ lắp vào máy nén phải có đủ công suất để bù đắp cho tất cả các tổn thất xảy ra trong quá trình vận hành. Các tổn thất công suất được cho trong sơ đồ sau: Công nén đoạn nhiệt: Ns = mtt.l (kW) Với : lưu lượng khối lượng qua máy nén, kg/s. :công nén riêng, kJ/kg; Ns = 0,01798 x (460 - 383) = 1,38446 (kW). Công nén chỉ thị: công nén thực do quá trình nén lệch khỏi quá trình nén đoạn nhiệt lý thuyết.: (kW) Với: hi: hiệu suất chỉ thị, hệ số kể đến tổn thất trong. hi = lw' + b.to. 0,771+0,001x(-26)=0,7451 Vậy: 1,858(kW) Công nén hiệu dụng Ne: công nén có tính đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén: Ne = Ni + Nms Với: Nms = Vtt.pms pms: áp suất ma sát riêng. Chọn pms = 0,059 MPa đối với máy nén freon thẳng dòng. [3] =0,3508x0,0111=0,003894(m3/s) Vậy : Ne = 1,858 + 0,003894x 0,059.103 » 2,0877 (kW) Công suất điện: công suất đo được trên bảng đấu điện, có kể đến tổn thất truyền động. (kW) Với : Hiệu suất truyền động của khớp, đai...htđ = 0,95. Hiệu suất động cơ: hel = 0,8 (kW) Công suất động cơ lắp đặt: Nđc Để đảm bảo an toàn cho hệ thống lạnh, động cơ lắp đặt phải có công suất lớn hơn Nel. Chọn hệ số an toàn là 2,1 cho máy lạnh nhỏ do chế độ làm việc dao động lớn và điện lưới không ổn định. Nđc = 2,1 x Nel = 2,1 x 3,743 = 5,76877 (kW). Chọn động cơ lắp sẵn cho máy nén có công suất động cơ Nđc = 6 (kW). CHƯƠNG VI: TÍNH CHỌN DÀN LẠNH 6.1.THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ĐI VÀO VÀ RA KHỎI DÀN LẠNH: Chọn thông số của không khí đi vào dàn lạnh: 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). Với: d 1”: độ chứa hơi của không khí bão hòa ở t10C. Tra giản đồ I_d của không khí ẩm ta được d1” = 1,01.10-3 (kg/kg). hk1 và h1”: entalpi của không khí khô và hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t1 Chọn thông số của không khí đi ra khỏi dàn lạnh: 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). Với: d2”: độ chứa hơi của không khí bão hòa ở t20C. Tra giản đồ I_d của không khí ẩm ta được d2” = 0,85.10-3 (kg/kg) hk2 và h2”: entalpi của không khí khô và hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t2. 6.2 TÍNH DÀN LẠNH: Tỉ số nhiệt ẩm: Vẽ đường cong e = f(tv) theo công thức và đường thẳng e = 22365 trên cùng một đồ thị để xác định nhiệt độ bề mặt dàn lạnh tv: Từ đồ thị, ta xác định được tv = -22,2 (0C). 6.2.1.Chọn kết cấu dàn lạnh: Chọn bề mặt truyền nhiệt của dàn lạnh là chùm ống đồng bố trí song song có cánh phẳng bằng nhôm lồng vào ống: Đường kính ngoài của ống: dng = 0,012 (m). Đường kính trong của ống: dtr = 0,010 (m). Bước cánh: Sc = 0,004 (m). Bề dày cánh: dc = 0,0004 (m). Bước ống: S1 = 0,045 (m). S2 = 0,045 (m). Diện tích cánh của 1m ống: Diện tích khoảng giữa các cánh của 1m ống: (m2/m) Tổng diện tích mặt ngoài có cánh của 1m ống: F = F0 + FC = 0,956 + 0,0339 = 0,9899 (m2/m) Diện tích bề mặt trong của 1m ống: Ftr = p.dtr = 3,14 x 0,01 = 0,0314 (m2/m) Hệ số làm cánh: 6.2.2. Xác định số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí: Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí với chùmống có cánh phẳng hình chữ nhật có thể xác định từ công thức: Đường kính tương đương: Hệ số Re: Chọn vận tốc không khí: w = 4,5 (m/s). Độ nhớt động học của không khí ở -17 (0C): n = 12,72.10-6 (m2/s). Xác định số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí: Ban đầu ta chọn số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí: z = 3. Chiều dài cánh theo chiều chuyển động của không khí: L=S2.z = 0,045x= 0,135 (m). Tỉ số: 20,7955 Số mũ n: 0,58725 Số mũ m: Hệ số A: tra trong tài liệu [1] theo tỉ số L/dtđ. Với L/dtđ = 20,7955 Þ A = 0,195 Hệ số B: Hệ số C: C = 0,195 x 0,809 = 0,157755 Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí: (W/m2K) Với hệ số dẫn nhiệt của không khí ở -170C: l = 0,023 (W/mK) Hệ số tỏa nhiệt quy ước: Với: x:hệ số tách ẩm: tv < 00C dt: bề dày lớp tuyết đóng trên bề mặt. Chọn dt = 0,005 (m). lt: hệ số dẫn nhiệt của lớp tuyết: lt = 0,2 (W/mK). Rc: nhiệt trở tại chỗ tiếp xúc giữa cánh và ống: Rc = 0,005 (m2K/W). (W/m2K) Thông số m: Với lc là hệ số dẫn nhiệt của nhôm: lc = 203,5 (W/mK). Chiều cao quy ước của cánh: h’ = 0,5dng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m) Với : Cánh hình vuông: B = S1 = S2 = 0,045 (m) Þ h’ = 0,5 x 0,012 x (4,3 – 1)(1 + 0,35ln4,3) = 0,03004 (m) Thông số: mh’ = 22,81 x 0,03004 = 0,68531 Hiệu suất cánh: được tra theo bảng trong tài liệu [1] dựa vào tích số mh’. Với mh’ = 0,6924 Þ E = 0,8673. Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí quy đổi theo bề mặt trong của ống: Với Y là hệ số kể đến sự truyền nhiệt không đều theo chiều cao cánh: Y = 0,85. Mật độ dòng nhiệt về phía không khí qui đổi theo bề mặt trong của ống: qtr = aqtr(tkh – tv) = 450,296 x (-18 + 22,2) = 1891,24(W/m2) Diện tích bề mặt truyền nhiệt: 1,26423(m2) Lượng không khí đi qua dàn lạnh: 1.05329(kg/s Thể tích không khí đi qua dàn lạnh: 0.79016(m3/s) rkk ở -170C = 1,333 (kg/m3) Diện tích cho không khí đi qua: 0.17559(m2). Diện tích bề mặt truyền nhiệt của 1 cụm ống: Số cụm ống trong dàn lạnh: (cụm) Kết quả không tương thích với giá trị z đã chọn ban đầu nên ta phải chọn lại z và thực hiện phép lặp. Chọn lại z = 4; 5; 6; 7 ta có bảng tính lặp: Các đại lượng Số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí z 3 4 5 6 7 Chiều dài cánh L=S2.z, m 0.135 0.18 0.225 0.27 0.315 Tỷ số L/dtđ 20.7955 27.72727 34.6591 41.5909 48.5227 Số mũ n=0,45+0,0066. 0.58725 0.633 0.67875 0.7245 0.77025 m= -0,28+0,08. -0.096269719 Hệ số A 0.195 0.142 0.104 0.0748 0.05228 Hệ số B=1,36-0,24. 0.808809156 Hệ số C=A.B 0.15772 0.114850 0.08412 0.0605 0.04228 Trị số Nu=C.Ren. 11.0867 11.18913 11.4283 11.5079 11.2916 Hệsố toả nhiệt về phía không khí , W/m2.K 39.2793 39.64232 40.4897 40.7718 40.0054 Hệ số quy ước W/m2K 19.1515 19.22639 19.3982 19.4545 19.3005 Thông số m 22.8119 22.86120 22.974 23.0109 22.9099 Chiều cao quy ước của cánh h’ = 0,5dng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m) 0.030041683 Đại lượng mh' 0.68531 0.686789 0.69018 0.69129 0.68825 Hiệu suất cánh E 0.8673 0.8668 0.8657 0.8653 0.8663 Hệ số toả nhiệt về phía không khí quy đổi theo bề mặt trong của ống: 450.296 451.8084 455.294 456.413 453.301 Mật độ dòng nhiẹt về phía không khí quy đổi theo bề mặt trong của ống: qtr = aqtr(tkh – tv) 1891.24 1897.595 1912.23 1916.94 1903.86 Diện tích bề mặt:, m2 1.26423 1.259999 1.25035 1.24729 1.25585 Lượng không khí qua bề mặt , kg/s 1.053290749 Thể tích không khí qua dàn lạnh , m2 0.790165603 Diện tích không khí đi qua 0.175592356 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của một cụm ống , m2 0.185737258 Số cụm ống làm việc song song z 6.80657 6.783775 6.73184 6.71533 6.76144 Vậy ta chọn z=7 Chiều dài ống trong một cụm ống: 5,912(m) Với Số hàng ống trong một cụm ống: = Làm tròn m=8 K: tỉ số giữa chiều rộng và chiều cao của cụm ống. Chọn K = 2 Thử lại với m=8 thì : Chiều dài của một ống trong một cụm ống: (m) Chọn l = 0,8(m). Vậy dàn lạnh gồm 7 cụm ống theo chiều chuyển động của không khí, trong mỗi cụm ống có 8 ống, và chiều dài mỗi ống là 0.8m 6.2.3. Xác định nhiệt độ sôi của R134a trong dàn lạnh: Để kiểm tra nhiệt độ sôi của R134a xem có phù hợp với giá trị ta đã chọn hay không, chúng ta xác định mật độ dòng nhiệt về phía R134a qatr = f(t0) theo 1 số giá trị t0 cho trước. Dựng đường cong qatr = f(t0) và qatr = 1903,86 trên cùng một đồ thị. Từ giao điểm có được, ta xác định t0 của R134a trong dàn lạnh. Các đại lượng Nhiệt độ sôi t0, 0C -25 -26 -27 - Năng suất lạnh riêng q0 với điều kiện R134a đi vào dàn lạnh là chất lỏng bão hòa, tức là q0 = r, kJ/kg. 214,2 214,8 215,4 - Khối lượng riêng của R134a lỏng, kg/m3. 1413,06 1413,2 1413,34 - Vận tốc của R134a lỏng: (m/s) Với Q0 = 8,953(kJ/s) z = 7 dtr = 0,01 (m) 0,0532 0,053 0,0526 - Mật độ dòng nhiệt về phía R134a: (W/m2) Với tv = -22,2 (0C) 1124 2475,75 4545,67 - Hệ số A xác định theo t0. 1,005 1,0325 1,06 Đồ thị qatr = f(t0) Từ đồ thị Þ t0 = -25,33 (0C). Thoả nhiệt bay hơi ban đầu chọn bằng -26oC CHƯƠNG VII: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 7.1 NHIỆT THẢI NGƯNG TỤ QK: Nhiệt thải ra ở thiết bị ngưng tụ Qk (kW) là nhiệt lượng mà không khí làm mát phải lấy đi: Qk = m.qk = m.(h2 - h3), kW. = 0,01798x (460 - 250) = 3,7758 (kW). 7.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA DÀN NGƯNG TỤ: Bề mặt truyền nhiệt của dàn ngưng tụ là chùm ống đồng bố trí song song có cánh phẳng bằng nhôm lồng vào ống: Đường kính ngoài của ống: dng = 0,012 (m). Đường kính trong của ống: dtr = 0,010 (m). Bước cánh: Sc = 0,004 (m). Bề dày cánh: dc = 0,0004 (m). Bước ống: S1 = 0,045 (m). S2 = 0,045 (m). Diện tích cánh của 1m ống: Diện tích khoảng giữa các cánh của 1m ống: (m2/m) Tổng diện tích mặt ngoài có cánh của 1m ống: F = F0 + FC = 0,956 + 0,0339 = 0,9899 (m2/m) Diện tích bề mặt trong của 1m ống: Ftr = p.dtr = 3,14 x 0,01 = 0,0314 (m2/m) Hệ số làm cánh: 7.3 TÍNH CHỌN DÀN NGƯNG TỤ: Chọn độ chênh lệch nhiệt độ của không khí trong bình ngưng: Dt = 80C. Nhiệt độ không khí bên ngoài trong khi xe chuyển động: t1 = 37,30C. Nhiệt độ không khí khi ra khỏi bình ngưng: t2 = t1 + Dt = 37,3 + 8 = 45,30C. Nhiệt độ trung bình của không khí trong bình ngưng là: (0C) Các thông số của không khí ở 41,30C là: Ckk = 1 (kJ/kgK) rkk = 1,1245 (kg/m3) lkk = 2,767.10-2 (W/mK) nkk = 17,059.10-6 (m2/s) Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit Dttb: 13,61(0C) Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt bình ngưng: (kg/s) Thể tích không khí giải nhiệt: (m3/s) 7.3.1 Xác định hệ số tỏa nhiệt về phía không khí: Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí với chùmống có cánh phẳng hình chữ nhật có thể xác định từ công thức: Đường kính tương đương: Chọn vận tốc không khí: w = 4,5 (m/s). Độ nhớt động học của không khí ở 41.3 (0C): n = 17,059.10-6 (m2/s). Chọn số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí: z = 1. Chiều dài cánh theo chiều chuyển động của không khí: L = S2.z = 0,045 x 1 = 0,045 (m). Tỉ số: Số mũ n: Số mũ m: Hệ số A:tra trong tài liệu [1] theo tỉ số L/dtđ. Với L/dtđ = 6,9318 Þ A = 0,195. Hệ số B: Hệ số C: C = A.B=0,195 x 0,94912 = 0,185 Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí: Hệ số dẫn nhiệt của không khí ở 41.30C: l = 0,0276 (W/mK) (W/m2K) Thông số m: lc: hệ số dẫn nhiệt của nhôm: lc = 203,5 (W/mK). Chiều cao quy ước của cánh: h’ = 0,5dng(r - 1)(1 + 0,35lnr) (m) Đối với cánh hình vuông: B = S1 = S2 = 0,045 (m) Þ h’ = 0,5 x 0,012 x (4,3 – 1)(1 + 0,35ln4,3) = 0,03004 (m) Thông số: mh’ = 24,2403x 0,03004 = 0,72818 Hiệu suất cánh: được tra theo bảng trong tài liệu [1] dựa vào tích số mh’. Với mh’ = 0,72818 Þ E = 0,7802. Hệ số tỏa nhiệt về phía không khí quy đổi theo bề mặt trong của ống: Y: hệ số kể đến sự truyền nhiệt không đều theo chiều cao cánh: Y = 0,85. Mật độ dòng nhiệt về phía không khí theo bề mặt trong của ống: Với: Dtv = tk – tv: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa nhiệt độ ngưng tụ và vách ngoài. Dttb: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa môi chất ngưng tụ và môi trường làm mát. dth = 0,002 (m): bề dày của thép. lth = 45,3 (W/mK): hệ số dẫn nhiệt của thép (m2K/W) 7.3.2 Xác định hệ số tỏa nhiệt về phía R134a: Các thông số vật lý của R134a ở tk = 55,30C là: 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) Hệ số tỏa nhiệt về phía R134a: Mật độ dòng nhiệt về phía R134a: qatr = aa.Dtv = 3522.Dtv- 0,25.Dtv = 3522.Dtv0,75 Giải phương trình: Dùng phương pháp lặp, ta tìm được Dtv = 11.360C Mật độ dòng nhiệt về phía không khí qui đổi theo bề mặt trong của ống: qtr = 9750.5044 x (13.6-11.36)= 21841 (W/m2) Diện tích bề mặt trong của bình ngưng: (m2) Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt bình ngưng: (kg/s) Thể tích không khí giải nhiệt: (m3/s) rkk ở 41,30C = 1,1245(kg/m3) Diện tích cho không khí đi qua: (m2). Diện tích bề mặt truyền nhiệt của 1 cụm ống: Số cụm ống trong dàn lạnh: (cụm) Kết quả tính được chưa phù hợp với giá trị chọn ban đầu z=1 nên ta phải chọn lại một số giá trị z và thực hiện phép lặp Tiếp tục chọn z=2;3;4;5 và thực hiện các bước như trên ta có bảng kết quả: Các đại lượng Số cụm ống theo chiều chuyển động của không khí z 1 2 3 4 5 Chiều dài cánh L=S2.z, m 0.045 0.09 0.135 0.18 0.225 Tỷ số L/dtđ 6.931818 13.86363 20.79545 27.72727 34.65909 Số mũ n=0,45+0,0066. 0.49575 0.5415 0.58725 0.633 0.67875 m= -0,28+0,08. -0,143001983 Hệ số A 0.195 0.142 0.104 0.0748 0.05228 Hệ số B=1,36-0,24. 0.949005948 Hệ số C=A.B 0.185056 0.13