Đồ án môn học thiết bị sấy đề tài tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt dùng để sấy lá trà với năng suất 50kgmẻ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA CƠ KHÍ – CƠNG NGHỆ ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT BỊ SẤY ĐỀ TÀI TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT DÙNG ĐỂ SẤY LÁ TRÀ VỚI NĂNG SUẤT 50KG/MẺ Giảng viên hướng dẫn : Ths Nguyễn Nam Quyền Sinh viên thực : Lương Ngọc Tân MSSV : 19137061 Lớp : DH19NL Khóa : 2019 TPHCM, Ngày 13 tháng 11 năm 2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong ngành cơng nghiệp nói chung việc bảo quản chất lượng sản phẩm quan trọng Để chất lượng sản phẩm tốt ta phải tiến hành sấy để tách ẩm Vật liệu sau sấy có khối lượng giảm giảm chi phí cơng chun chở, độ bền sản phẩm tăng lên, chất lượng sản phẩm nâng cao thời gian bảo quản kéo dài Quá trình sấy trình làm bốc nước khỏi sản phẩm Người ta phân biệt sấy thành loại sấy tự nhiên sấy nhân tạo Sấy tự nhiên dùng lượng mặt trời để làm bốc nước khỏi vật liệu nên việc tiến hành đơn giản, tốn Tuy nhiên khó điều chỉnh trình sấy vật liệu sau sấy cịn độ ẩm cao Vì công nghiệp người ta thường dùng sấy nhân tạo, tức phải cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Phương pháp cung cấp nhiệt dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Đối với nước ta nước có khí hậu nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để chế biến thực phẩm khô làm khơ nơng, thủy sản có ý nghĩa đặc biệt Kết hợp sấy tự nhiên nhân tạo nhằm tiết kiệm lượng Nghiên cứu công nghệ sấy thiết bị sấy phù hợp cho loại thực phẩm, nơng sản, thủy sản điều kiện khí hậu thực tiễn nước ta Từ tạo đa dạng hàng hóa cải tiến chất lượng nhằm phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng nước xuất MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 Mục đích đề tài CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Trà ( Chè ) 1.2 Nguồn gốc, đặt điểm thành phần dinh dưỡng Trà .5 1.2.1 Nguồn gốc đặc điểm 1.2.2 Thành phần dinh dưỡng 1.3 Công dụng Trà .6 1.4 Quy trình trồng chăm sóc Chè 1.4.1 Chọn giống: 1.4.2 Làm đất – bón phân lót 1.4.3 Chăm sóc trà 1.5 Thời vụ mật độ Trà Thái nguyên ( Phía Bắc ) .7 1.6 Tình hình trồng nghiên cứu VLS ( Trà ) 1.6.1 Tình hình nước .8 1.6.2 Tình hình ngồi nước 1.6.2.1 Thị trường tiêu thụ 1.6.2.2 Tình hình xuất 10 1.7 Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng trà sau sấy 10 1.7.1 Tiêu chuẩn chất lượng 10 1.7.2 Tiêu chuẩn cảm quan 10 1.7.3 Tiêu chuẩn lý hóa 10 1.8 Tình hình phơi, sấy ngồi nước 10 1.8.1 Tình hình phơi sấy nước 10 1.8.2 Tình hình phơi sấy nước ngồi 10 1.9 Tìm hiểu số phương pháp sấy phù hợp .10 CHƯƠNG II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .11 2.1 Nội dung nghiên cứu 11 2.2 Phương pháp nghiên cứu 11 2.2.1 Nghiên cứu lý thuyết 11 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 12 3.1 Chọn phương pháp sấy .12 3.1.1 Chọn loại máy sấy cho chè 12 3.1.2 Giới thiệu máy sấy bơm nhiệt 12 3.2 Tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt 12 3.2.1 Các thơng số tính tốn ban đầu .12 3.2.2 Nguyên lý cấu tạo nguyên lý hoạt động .13 3.2.2.1 Nguyên lý cấu tạo .13 3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động 14 3.2.3 Tính toán quá trình sấy lý thuyết .14 3.2.3.1 Đồ thị I-d cho quá trình sấy lý thuyết .14 3.2.3.2 Các thông số của các điểm nút đồ thị I-d 15 3.2.3.3 Tính toán thời gian sấy .16 3.2.3.4 Cân vật chất tính tốn nhiệt q trình sấy lý thuyết 17 3.2.4 Tính tốn kích thước sơ buồng sấy .18 3.2.5 Cân bằng nhiệt 19 3.2.5.1 Tổn thất nhiệt qua kết cấu thiết bị 21 3.2.5.2 Tổn thất nhiệt qua vật liệu sấy 24 3.2.5.3 Tổn thất nhiệt thiết bị vận chuyển .24 3.2.5.4 Lượng nhiệt cung cấp ẩm vật liệu 24 3.2.6 Tính toán quá trình sấy thực 25 3.2.6.1 Đồ thị I-d cho trình sấy thực 25 3.2.6.2 Các thông số của các điểm nút đồ thị I-d 25 3.2.6.3 Tính toán quá trình sấy thực .26 3.2.7 Tính toán hệ thống bơm nhiệt 27 3.2.7.1 Chọn tác nhân lạnh và nhiệt độ 27 3.2.7.2 Tính tốn chu trình lạnh vận hành 28 3.2.8 Tính toán các thiết bị trao đổi nhiệt 31 3.2.8.1 Thiết bị ngưng tụ - dàn nóng 31 3.2.8.2 Thiết bị bay - dàn lạnh .36 3.2.9 Tính tốn máy nén 40 3.2.9.1 Tính tốn theo chu trình thực tế vận hành 40 3.2.9.2 Tính tốn cơng suất động lắp đặt 40 3.2.10 Tính toán trở lực và chọn quạt .41 3.2.10.1 Tính toán đường ống dẫn khí 41 3.2.10.2 Tính toán trở lực của toàn hệ thống sấy 41 3.2.10.3 Trở lực qua thiết bị 43 3.2.11 Tính toán chọn quạt .43 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 44 4.1 Kết luận 44 4.2 Đề nghị .44 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện sản phẩm chè Việt Nam có mặt 110 quốc gia vùng lãnh thổ giới, thương hiệu “CheViet” đăng ký bảo hộ 70 thị trường quốc gia khu vực Mỹ, EU Nga Đưa Việt Nam trở thành quốc gia đứng thứ giới sản lượng kim ngạch xuất chè Để tăng chất lượng sản phẩm, đơn vị kinh doanh trọng đầu tư xây dựng nhà xưởng chế biến với dây chuyền, thiết bị tiên tiến, đưa công nghệ vào sản xuất, phục vụ sản xuất, chế biến sản phẩm chè vùng nguyên liệu, tạo nhiều chủng loại sản phẩm phong phú, đa dạng, đáp ứng nhu cầu thị trường nước xuất Bên cạnh đó, doanh nghiệp cịn cân nhắc, tính tốn cấu tỷ trọng giống, loại bỏ dần giống bị thoái hoá, suất, nhập giống chè ngoại trồng thay thế, mở rộng đồng chè giống chất lượng cao thích ứng với nhu cầu thị trường Để tìm hiểu trao đổi kinh nghiệm phương thức sản suất chè sấy chè chúng em tham gia việc “ Tính tốn thiết kế máy sấy trà xuất 50 Kg/mẻ” Vào mùa thu hoạch chè tỉnh Thái Nguyên 1.2 Mục đích đề tài  Nghiên cứu, tính tốn thiết kế, đưa quy trình sấy chè thành phẩm có chất lượng cao góp phần cải thiện chè nguyên liệu, nâng cao giá trị kinh tế  Góp phần đa dạng hóa sản phẩm trái sấy sản phẩm từ chè  Đóng góp phần vào việc giải tình trạng ứ đọng nguyên liệu ổn định giá vào lúc vụ CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan Trà ( Chè ) - Chè là sản phẩm chế biến từ búp (tôm), cuộng và các lá non thu hái từ chè Với những phương pháp chế biến khác nhau, người ta phân nhiều loại chè sau: + Chè xanh: Nước pha xanh vàng, vị đậm dịu, có hương thơm tự nhiên của chè Chè xanh được chế biến bằng cách đem nguyên liệu chè diệt men (men có sẵn nguyên liệu chè) rồi vò, sau đó đem sấy + Chè đen: Trong quá trình chế biến không diệt men mà có thêm quá trình lên men để tạo những biến đổi sinh hóa cần thiết làm cho sản phẩm có màu sắc, hương vị đặc biệt Màu nước pha chè đen có màu đỏ nâu sáng, vị dịu, hương thơm nhẹ - Ngoài hai loại chè được tiêu thụ chủ yếu hiện ở trên, phụ thuộc vào công nghệ chế biến, còn có các loại chè khác như: chè đỏ và chè vàng Các loại chè nếu đem ướp hương thì người ta gọi là chè hương, hoặc nếu sản phẩm chè ở dạng cánh rời thì gọi là chè rời, dạng bánh gọi là chè bánh, dạng bột (nước pha chè đem cô đặc rồi sấy khô) gọi là chè bột hay chè hòa tan 1.2 Nguồn gốc, đặt điểm thành phần dinh dưỡng Trà 1.2.1 Nguồn gốc đặc điểm - Trà xanh từ lâu trở thành thức uống quen thuộc người Việt để ý thành phần hóa học trà xanh có tác dụng tuyệt vời với sức khỏe người 1.2.2 Thành phần dinh dưỡng - Những thành phần hóa học trà (chè) (tính theo sản phẩm khơ kiệt):  Caffein  - Một chất không bị thay đổi trình chế biến trà (chè): Trong đọt chè tươi hay cịn gọi là chè nõn tơm thì hàm lượng caffein chỗ có khác nhau: nõn tơm + có – 7%; thứ có – 5%; thứ có – 7%; thứ có 3%; cuống có 1,9% Trong chè bánh tẻ có 2% (caffein trà (chè) dạng caffein tanat nên tác dụng chậm so với caffein cà phê)  L-theanin – Một loại axít amin tự do, khơng có protein: trà (chè) búp khơ có 1% Trong trà (chè) bánh tẻ trồng vườn tán to có 2% (tính theo tươi 0,2%) L-theanin tổng hợp từ rễ dẫn lên trà (chè), gặp ánh nắng mặt trời có cường độ lớn chuyển thành polyphenol, trà (chè) vườn nhiều L-theanin polyphenol trà (chè) đồi  Tanin: 27 – 34% Hàm lượng tanin trà (chè) cao chất lượng trà (chè) tốt (sản phẩm trình quang hợp nên trà (chè) đồi nhiều tanin trà (chè) vườn) hợp chất polyphenol gồm loại catechin; loại catechin có vị chát dịu Epicatechin, Galocatechin, Epigalocatechin Một loại catechin có vị đắng đặc biệt, Epigalocatechingalat (EGCG) Búp trà (chè) có hàm lưọng tanin cao EGCG lại thấp nên có vị chát dịu, đắng Trà (chè) trồng đất có molipden có vị chát EGCG thấp  Flavonol: kaempferol, quercetin, myricetin  Tinh dầu axít tinh dầu: Acetic, butyric, cafeic, caproic, palmitic, propionic, valeric…  Các vitamin: tiền sinh tố A, B2, B3, B5, C (C chủ yếu trà (chè) tươi, trà (chè) búp khơ vitamin C vết)  Các nguyên tố vi lượng: đặc biệt kali fluor 1.3 Công dụng Trà Nhiều công trình nghiên cứu nhà khoa học Nhật Bản, Trung Quốc, Mỹ, Pháp, Úc chứng minh tác dụng trà xanh như: - Theo Y học cổ truyền: trà (chè) có vị đắng chát, ngọt; tính mát; vào kinh can, thận Tác dụng : nhiệt, giải khát, lợi tiểu, tiêu thực, cầm tả lỵ, bớt mụn nhọt, khỏi chóng mặt, đẹp da thịt, minh mẫn đầu óc - Làm cho đầu óc minh mẫn (cho người già người trẻ) - Phòng chống bệnh tim mạch - Ngăn chặn tổn thương não người đột quỵ - Giảm nguy mắc số bệnh ung thư - Bảo vệ vi khuẩn có ích ruột, ngăn cản vi khuẩn, virút gây bệnh - Khử mùi hôi chân - Chống sâu răng, trị viêm nướu răng, trị thở có mùi - Chống lão hóa - Chống lú lẫn tuổi già - Chống trầm cảm người già - Giảm chứng bệnh mắt - Chống lại tượng kháng insulin - Giúp thể đốt mỡ thừa (nhất mỡ bụng mông) - Chống độc giải độc cho thể.  - Ngăn chặn bệnh Parkinson 1.4 Quy trình trồng chăm sóc Chè 1.4.1 Chọn giống: - Tùy vào địa hình chất đất để chọn loại giống thích hợp, ưu tiên chọn loại giống có khả chống chịu thời tiết sâu bệnh tốt, giống cây chè cho chất lượng cao phù hợp với nhu cầu sản xuất và có khả sinh trưởng mạnh - Giống chè phải được nhân vơ tính theo biện pháp giâm cành chè túi bầu đất - Nên trồng trọt theo công nghệ tiên tiến, thâm canh cao theo xu hướng tăng cường sử dụng phân hữu cơ, giảm sử dụng phân hoá học thuốc bảo vệ thực vật.  1.4.2 Làm đất – bón phân lót - Chọn đất trồng: Đất trồng chè phải có tầng canh tác 80cm, kết cấu tơi xốp; có mạch nước ngầm mặt đất 100cm; độ dốc bình quân 25 độ; pH 4- 6.  - Làm đất và đào hố trồng: Đất trồng chè phải cày vùi phân xanh trước trồng tháng Khi trồng bổ hố hay cày rạch sâu 20 – 25 cm theo rãnh hàng đào để trồng bầu - Bón lót trước trồng: Sau đào rãnh hàng xong bón lót phân hữu 20 – 30 tấn/ha 100 – 150 kg P2O5/ha, trộn phân vào đất trồng Hình 1.1 : Chọn giống chăm sóc trà 1.4.3 Chăm sóc trà - Tưới nước theo định kỳ để cung cấp đủ nước cho vào mùa khô và khi trái lớn và sắp chín - Phịng trừ cỏ dại: Phủ lên gốc chè cỏ, rác, phân xanh… để hạn chế cỏ dại mọc; xới phá váng sau trận mưa to Làm cỏ vụ xuân tháng 1-2 vụ thu tháng 8-9, xới toàn diện tích lần/vụ; năm xới gốc 2-3 lần - Phịng trừ sâu bệnh cho chè biện pháp canh tác (diệt cỏ, diệt mầm bệnh, côn trùng) và biện pháp sinh học (trồng bóng mát với loại thích hợp có mật độ đảm bảo độ ẩm nương chè) Hình 1.2: Thu hoạch trà 1.5 Thời vụ mật độ Trà Thái nguyên ( Phía Bắc ) - Thời vụ giâm cành: Phía Bắc tháng 1-2 tháng 7-8 - Thời vụ trồng bầu cây: Phía Bắc tháng 1-3 tháng 8-9; phía Nam tháng 2-4 tháng 6-7 đất đủ ẩm - Mật độ trồng Trà:  Nơi dốc < 15 độ : Hàng cách hàng 1,4 – 1,5m, cách 0,4 – 0,5m. Nơi dốc > 15 độ : Hàng cách hàng 1,2 – 1,3m, cách 0,3 – 0,4m 1.6 Tình hình trồng nghiên cứu VLS ( Trà ) 1.6.1 Tình hình nước 1.6.1.1 Tình hình sản xuất: - Theo thống kê Hiệp hội chè Việt Nam, tính đến năm 2020, nước ta có 34 tỉnh, thành phố trồng chè với tổng diện tích ổn định mức 130 nghìn ha, suất bình quân đạt mức khoảng 8,0 tấn/ha, sản lượng chè khô đạt khoảng 192 nghìn Cây chè trồng chủ yếu khu vực Trung du miền núi phía Bắc chiếm  khoảng 70% diện tích trồng chè nước; vùng Tây Nguyên với khoảng 19%; vùng Bắc Trung Dun hải miền Trung có diện tích chè chiếm 7,0% khu vực đồng Bắc 4,0% Một số địa phương có diện tích chè lớn: Thái Nguyên (22,3 nghìn ha), Hà Giang (21,5 nghìn ha), Phú Thọ (16,1 nghìn ha), Lâm Đồng (10,8 nghìn ha)… - Hiện nay, Việt Nam có 170 giống chè loại đảm bảo chất lượng cho suất cao, với hương vị đặc biệt giới ưa chuộng, như: Chè shan, PH1, LDP1, LDP2, PT14… giống chè nhập nội PT95, Kim Tuyên, Bát Tiên, Tứ Quý Xuân Trong đó, chè shan giống chè quý, phát triển lâu đời số địa phương khu vực phía Bắc như: Hà Giang, Yên Bái, Sơn La, Điện Biên… Với khoảng 24% tổng diện tích trồng chè nước Chè shan bao gồm giống: Chè shan công nghiệp, shan vùng cao shan đầu dòng Hiện rừng chè shan cổ thụ với nhiều hàng trăm năm tuổi Việt Nam cho sản phẩm có nhiều đặc tính q nguyên liệu thiếu để sản xuất chè sạch, chè đặc sản, sản phẩm chè chế biến có giá trị gia tăng cao 1.2.Tình hình tiêu thụ: - Chè của Việt Nam tiêu thụ chủ yếu thị trường nước xuất Với thị trường nước nhu cầu tiêu thụ chè người dân Việt cao, đặc biệt vào các dịp lễ Tết hay kiện quan trọng Đặc biệt, chè khơng đơn dùng uống ngày, mà cịn dùng làm quà biếu người thân thay lời chúc mừng, lời chào đón… Chính thế, tình hình tiêu thụ chè nước mức ổn định Thị trường tiêu thụ nước phần lớn chè xanh ngược lại với thị trường xuất chủ yếu chè đen (chiếm tỷ trọng đến 51%) Trong năm gần đây, người trung niên lớn tuổi, sản lượng tiêu thụ chè giới trẻ có xu hướng tăng Cùng với đó, họ có địi hỏi cao tính tiện lợi, nhanh chóng đẹp mắt Những thị hiếu tạo nên chỗ đứng cho loại chè hòa tan, chè túi nhúng… - Với thị trường xuất thì ngay từ tháng đầu năm 2020, phải đối mặt với diễn biến phức tạp tình hình dịch bệnh Covid-19, song chè sản phẩm trì sản xuất, khơng bị đứt gãy q trình xuất khẩu, tăng trưởng xuất chè Việt Nam sang nhiều thị trường đảm bảo ổn định. Theo số liệu Tổng cục Hải quan, xuất ngành chè năm 2020 ước đạt 134.964 tấn, trị giá 217,7 triệu USD, giá 1.613 USD/tấn, giảm 1,8% lượng, giảm 7,8% kim ngạch giảm 6,2% giá so với năm 2019 Cơ cấu xuất sản phẩm chè chủ yếu gồm: chè đen chiếm 51%; chè xanh chiếm 48% (gồm chè ướp hương, chè Ơ long); cịn lại loại chè khác Giá bình quân chè đen 1.350 USD/tấn; chè xanh 1.880 USD/tấn Sản phẩm chè Việt Nam xuất sang 74 quốc gia vùng Lỏng bão hòa 38.418 60 0,0049 200 Hơi ẩm 8.007 0.0327 200 1.6618 Bảng 3.1: Các điểm trạng thái chu trình khơ 3.2.7.2.4 Tính tốn thơng số sơ chu trình lạnh - Cơng suất dàn nóng dàn lạnh tính toán phần 2: Qcon-tt-W =2.05 (kW), Qeva-tt-W = 1.9 (kW) Chọn hiệu suất dàn nóng dàn lạnh 70% - Công suất dàn nóng vận hành: Q con= Qcon−tt−W 2.05 = =2.93(kW ) ηcon 0.7 - Công suất dàn lạnh vận hành: Qeva = Qeva−tt−W 1.9 = =2.72(kW ) η eva 0.7 - Lưu lượng tác nhân lạnh qua dàn nóng (CT /41 [4]): m con= Q 2.93 = =0.012(kg / s) h2 −h3 467.91−200 - Lưu lượng tác nhân lạnh qua dàn lạnh (CT /41 [4]): m eva = Q eva 2.72 = =0.013 (kg / s) h1−h 421.31−200 - Về nguyên tắc lượng tác nhân lạnh tuần hoàn hệ thống qua dàn nóng dàn lạnh phải thực tế tính tốn lại khơng, tiến hành chọn lưu lượng tác nhân lạnh lớn tính tốn thơng số sau để đảm bảo cơng suất tồn hệ thống: mref = 0.013 (kg/s) - Cơng suất dàn nóng thực tế vận hành tính tốn lại (CT /41 [4]): Qcon '=mref (h ¿ ¿ 2−h 3)=0.013×( 467.91−200)=3.48( kW )¿ - Phần cơng suất dư thừa dàn nóng: ∆ Qcon =Qcon '−Q con=3.48−2.93=0.55( kW ) - Công suất vận hành máy nén (CT /41 [4]): N s =m ref (h ¿ ¿ 2−h1)=0.013× ( 467.91−421.31 )=0.61(kW )¿ - Hệ số lạnh (COP) (CT /41 [4]): COP= h1−h 421.31−200 = =2.36 h2−h 467.91−421.31 3.2.8 Tính toán các thiết bị trao đổi nhiệt 3.2.8.1 Thiết bị ngưng tụ - dàn nóng - Thiết bị ngưng tụ chọn để tính tốn thơng số thiết bị ngưng tụ giải nhiệt khơng khí đối lưu cưỡng Cấu tạo gồm dàn ống trao đổi nhiệt nằm ngang theo chiều chuyển động khơng khí, ống làm đồng thép, kích thước ống chuẩn trình bày bảng 10.1, 10.2 trang 242 [3] Bên ngồi ống có gắn cánh tản nhiệt vng góc với chiều chuyển động khơng khí, cánh cánh trịn cánh phẳng có bước cánh bề dày cánh tùy theo thiết kế Tiến hành chọn thông số ống trao đổi nhiệt cánh tản nhiệt sau: - Đối với tác nhân R410a, ống chọn loại ống đồng (B 10.2/242 [3]):  Đường kính trong: d1 = 15 (mm)  Đường kính ngồi: d2 = 18 (mm)  Bề dày ống: δt = 1.5 (mm)  Bước ống ngang bước ống dọc nhau: s1 = s2 = 40 (mm) - Cánh chọn cánh phẳng dạng hình vng làm nhơm:  Chiều dày cánh: δc = 0.4 (mm)  Bước cánh: sc = (mm)  Chiều dài cánh: lc = s1 = s2 = 40 (mm) a) Tính tốn hệ số cấp nhiệt phía khơng khí (phía ngồi ống): - Do dàn nóng có cấu tạo dạng ống có cánh tản nhiệt nên hệ số cấp nhiệt bên phía khơng khí dạng chuyển động ngang qua chùm ống có cánh, với cánh hình phẳng (CT 6.20/148 [4]): n Nu=C ℜ ( ) L d tđ m Trong đó:  C = A.B với A tra theo tỉ lệ L/dtđ B = 1.36 - 0.24.Re/1000 (Trang 150 [4])  n = 0.45 + 0.0066.L/dtđ (Trang 148 [4])  m= -0.28 + 0.08.L/dtđ (Trang 148 [4])  L (m) tổng chiều dài cánh theo chiều chuyển động khơng khí  dtđ (m) đường kính tương đương - Tổng chiều dài cánh theo chiều chuyển động khơng khí: L=n1 l c =6 × 0.04=0.24(m) Trong đó: giả sử chọn n1 = số ống bố trí theo chiều ngang (số cụm ống) - Đường kính tương đương (CT /150 [4]): d tđ = 2(s 1−d )(s c −δ c ) 2×(0.04−0.018)×(0.004−0.0004) = =0.00618(m) ( 0.04−0.018 ) +(0.004−0.0004) ( s1−d )+(sc −δ c ) - Nhiệt độ khơng khí trung bình khu vực dàn nóng: T tbc= T +T 50+10 = =30o C 2 Trong đó: T1 T2 nhiệt độ điểm hình 2.1 - Các thơng số vật lý khơng khí tương ứng với nhiệt độ (Table A-5/658 [8]):  λkk = 0.02678 (W/m.K) hệ số dẫn nhiệt  νkk = 16.415.10-6 (m2/s) độ nhớt động học - Chuẩn số Reynold (CT /149 [4]): ℜ= v dtđ ×0.00618 = =1505.93 ν kk 16.415 ×10−6 Trong đó: chọn vcon = (m/s) vận tốc khơng khí dàn nóng - Chuẩn số Nusselt: Nu=0.1593 ×1505.93 0.617 × ( 0.16 0.00618 - Hệ số cấp nhiệt phía khơng khí (CT /150 [4]): αK= ) −0.157 =8.731 Nu λkk 8.731 ×0.02678 = =37.834 (W /m K ) d tđ 0.00618 - Diện tích phần cánh tản nhiệt mét ống (CT /235 [4]): ( ) ( ) π d2 π ×0.018 F c =2 s1 s2 − =2× 0.04 × 0.04− × =0.672(m2) sc 0.004 - Diện tích khoảng cánh mét ống (CT /235 [4]): ( ) F o=π d 1− ( ) δc 0.0004 =π × 0.018× 1− =0.0508(m ) sc 0.004 - Tổng diện tích mặt ngồi có cánh mét ống: F 2=Fc + F o=0.672+0.0508=0.7228(m ) - Diện tích bề mặt mét ống: F 1=π d 1=π ×0.015=0.0471(m ) - Diện tích bề mặt ngồi mét ống khơng làm cánh: F o=π d 2=π × 0.018=0.05654 (m ) - Hệ số cấp nhiệt phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ống xác định sau (CT 6.21/150 [4]): α 2−ng=α K ( Fc Fo E ψ+ F2 F2 ) Trong đó:  E hiệu suất cánh  Ψ = 0.85 hệ số tính đến truyền nhiệt khơng theo chiều cao cánh - Hiệu suất cánh (CT 6.22/151 [4]): ' ⁡(m hc ) E= m h c ' Trong đó:  hc’ (m) chiều cao quy ước cánh  m (m) hệ số - Đối với cánh hình vng, chiều cao quy ước cánh (CT /151-152 [4]): ( h'c =0.5 d 1.15 )( )) ( )( ( ( )) lc l 0.04 0.04 −1 1+ 0.35 ln 1.15 c =0.5 ×0.018 × 1.15 × −1 1+ 0.35× ln 1.15× =0.0 d2 d2 0.018 0.018 - Hệ số m (CT /151 [4]): m= √ √ 2αK 2× 37.60 = =30.39(m) λc δ c 203.5 × 0.0004 Trong đó: λc = 203.5 (W/m2.K) hệ số dẫn nhiệt cánh (nhôm) (B 29/30 [10]) Tra bảng giá trị E trang 152 [4]: - Hiệu suất cánh: E = 0.895 = 89.5 % - Hệ số cấp nhiệt phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ngồi ống: α 2−ng=37.60 × 0.672 0.0508 ×0.895 × 0.85+ =29.236(W /m K ) ( 0.7228 0.7228 ) - Chênh lệch nhiệt độ trung bình log dàn nóng (CT 6.30/155 [4]): T 2−T ∆ T lmc= ln ( T con−T T con−T = 50−10 =21.85o C 60−10 ln 60−50 ) ( ) Trong đó: T1 T2 nhiệt độ điểm - Giả sử chọn nhiệt độ vách ngồi ống đồng dàn nóng Twc = 52.4oC - Chênh lệch nhiệt độ ngưng tụ bên ống nhiệt độ vách: o ∆ T wc =T −T wc=60−52.4=7.6 C - Mật độ dịng nhiệt phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ống (CT Trang 188 [4]): q 2−tr = ∆ T lmc−∆ T wc 21.85−7.6 = =5293.127 (W /m2) F F1 δ t 0.0471 2× 0.0471 0.0015 × + × 1+ 29.236 0.7228 0.0471+0.05654 384 α 2−ng F F1 + F o λ t Trong đó: λt = 384 (W/m2.K) hệ số dẫn nhiệt ống đồng (B 29/30 [10]) b) Tính tốn hệ số cấp nhiệt phía tác nhân lạnh (phía ống): - Tác nhân lạnh ngưng tụ bên ống đồng dạng ngưng tụ bên ống nằm ngang, cơng thức tính hệ số cấp nhiệt phía tác nhân lạnh sau (CT 6.1 trang 139 [4]): α 1−con=0.72 √ √ 3 r ρ λ g 61.6 10 ×669.1 ×0.0565 ×9.81 =0.72 =749.78(W / m2 K ) −4 μ ΔT wc d 1.92 10 × 7.6× 0.015 Các thơng số cơng thức tra nhiệt ngưng tụ tác nhân lạnh lỏng bảng tra thơng số R410a bão hịa theo nhiệt độ [10] với:  r = 61.6 (kJ/kg) ẩn nhiệt hóa  ρ = 669.1 (kg/m3) khối lượng riêng  g = 9.81 (m/s2) gia tốc trọng trường Trong đó: λ = 0.0565 (W/m.K) hệ số dẫn nhiệt μ = 1.92.10-4 (N.s/m2) độ nhớt động lực học - Mật độ dòng nhiệt phía tác nhân lạnh: q 1−con=α 1−con ΔT wc =749.78 ×7.6=5698.328(W / m ) - Sai số q1 q2-tr: |q1−con−q2−tr| |5689.328−5293.127| ∆ q %= = q1−con 5689.328 =0.0255=2.5 % → Sai số nhỏ ( 0oC xác định sau(CT 6.71/226 [4]): ξ=1+2480 - Hệ số tỏa nhiệt quy ước: d ' −d 0.0179−0.0076 =1+2480 × =2.277 T ' −T 30−10 α q= 0.005 + +0.003 37.834 ×2.277 0.2 =25.24 (W /m K ) - Diện tích phần cánh tản nhiệt mét ống (CT /235 [4]): ( ) ( ) π d 22 π ×0.018 2 F c =2 s1 s2 − =2× 0.04 × 0.04− × =0.897(m ) sc 0.003 - Diện tích khoảng cánh mét ống (CT /235 [4]): ( ) F o=π d 1− ( ) δc 0.0004 =π × 0.018× 1− =0.049(m ) sc 0.003 - Tổng diện tích mặt ngồi có cánh mét ống: F 2=Fc + F o=0.897+ 0.049=0.946(m ) - Diện tích bề mặt mét ống: F 1=π d 1=π ×0.015=0.0471(m ) - Hệ số cấp nhiệt phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ống xác định sau (CT 6.21/150 [4]): α 2−tr =α q ( Fc F E.ψ+ o F1 F1 ) Trong đó:  E hiệu suất cánh  Ψ = 0.85 hệ số tính đến truyền nhiệt khơng theo chiều cao cánh - Hiệu suất cánh (CT 6.22/151 [4]): E= ⁡(m hc ' ) m h c ' Trong đó:  hc’ (m) chiều cao quy ước cánh  m (m) hệ số ' ( Đối với cánh hình vng, chiều cao quy ước cánh (CT trang 151-152 [4]): h c =0.5 d 1.15 )( )) ( ( )( ( )) lc l 0.04 0.04 −1 1+ 0.35 ln 1.15 c =0.5 ×0.018 × 1.15 × −1 1+ 0.35× ln 1.15× =0.0 d2 d2 0.018 0.018  Hệ số m nhiệt độ Twe > 0oC xác định sau (CT 6.74 trang 226 [4]): m= √ √ 2αK ξ 2× 37.834 ×2.29 = =46.138(m) λc δ c 203.5 × 0.0004 Trong đó: λc = 203.5 (W/m2.K) hệ số dẫn nhiệt cánh (nhôm) (B 29/30 [2])  Vậy hiệu suất cánh: E = 0.83 = 83%  Hệ số cấp nhiệt phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ống: α 2−tr =25.24 × 0.897 0.049 ×0.83 × 0.85+ =365.53(W /m K ) ( 0.0471 0.0471 )  Giả sử chọn nhiệt độ vách ống đồng dàn lạnh Twe = 4.8oC  Chênh lệch nhiệt độ vách nhiệt độ bay hơi: o ∆ T we=T we −T eva =4.8−0=4.8 C  Mật độ dịng nhiệt phía khơng khí quy đổi theo bề mặt ống (CT trang 188 [4]): q 2−tr =α 2−tr (T tbe −T ¿ ¿ we)=365.53× ( 20−4.8 )=5556.056 (W / m ) ¿ Trong đó: λt = 203.5 (W/m2.K) hệ số dẫn nhiệt ống đồng (B 29/30 [2]) b) Tính tốn hệ số cấp nhiệt phía tác nhân lạnh (phía ống): - Tác nhân lạnh sơi bên ống đồng dạng sôi bên ống nằm ngang, freon cơng thức tính hệ số cấp nhiệt phía tác nhân lạnh sau (CT 6.50/219 [4]): 2.5 1.5 α 1−evva=A ∆ T we ( v ref ρ d1 ) 0.5 Các thông số công thức tra nhiệt độ sôi tác nhân lạnh lỏng T eva = 0oC  A = 1.32 (B 6.28/219 [4])  vref (m/s) vận tốc tác nhân lạnh lỏng ống  ρ = 1285 (kg/m3) khối lượng riêng tác nhân lạnh lỏng (PL 14/550 [9]) - Vận tốc tác nhân lạnh lỏng ống (CT 6.83/228 [4]): v ref = mref π d ρ n1 = ×0.046 =0.033(m / s) π ×0.015 ×1285 ×6 - Hệ số cấp nhiệt phía tác nhân lạnh: 2.5 1.5 α 1−eva =1.32 × 4.8 × ( 0.033× 1285 0.015 - Mật độ dịng nhiệt phía tác nhân lạnh: ) 0.5 =1119.334(W /m K ) q 1−eva=α 1−eva ΔT we =1119.334 × 4.8=5372.802(W /m2 ) - Sai số q1 q2-tr: |q1−eva −q 2−ng| |5372.802−5556.056| ∆ q %= q 1−eva = 5372.802 =0.0341=3.41% → Sai số nhỏ (