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 -Suy ra: 68,24 2,1 10.498,2.6,1185. 2   l Nu   W/ Km 2 ; F-di ện tích phần cửa tủ luôn hở; 84,32,3.2,1 F 2 m ; V ậy: 5,3506)1027.(84,3.68,24 3 Q W T ổng dòng nhiệt tổn thất vào tủ lạnh; 46505,35061,10033,139 3210  QQQQQ W; . 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. 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