Tính toán, thiết kế và chế tạo tủ đông giao hàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT NHIỆT TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TỦ ĐÔNG GIAO HÀNG BẰNG XE MÁY DÀNH CHO SHIPPER GVHD: TS ĐOÀN MINH HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN ĐỨC LÝ CƠNG HẬU VÕ DUY ĐẠT SKL009375 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TỦ ĐÔNG GIAO HÀNG BẰNG XE MÁY DÀNH CHO SHIPPER GVHD: TS ĐOÀN MINH HÙNG SVTH: VÕ DUY ĐẠT 18147065 NGUYỄN VĂN ĐỨC 18147068 LÝ CÔNG HẬU 18147071 TP HCM, tháng 8, năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TỦ ĐƠNG GIAO HÀNG BẰNG XE MÁY DÀNH CHO SHIPPER GVHD: TS ĐOÀN MINH HÙNG SVTH: VÕ DUY ĐẠT 18147065 NGUYỄN VĂN ĐỨC 18147068 LÝ CÔNG HẬU 18147071 TP HCM, tháng 8, năm 2022 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đoàn Minh Hùng đồng hành, nhiệt tình hướng dẫn, hỗ trợ, tạo động lực cho chúng em suốt trình thực đồ án đơi lúc gặp khó khăn, trở ngại Bên cạnh nhóm chúng em chân thành cảm ơn nhà trường, thầy khoa khí động lực, đặc biệt thầy cô ngành công nghệ kỹ thuật Nhiệt suốt năm qua hết lịng sinh viên, tận tâm giảng dạy, mang đến cho sinh viên nhiều kiến thức tảng vững chắc, kỹ năng, tác phong người kỹ sư kỹ sống, làm việc môi trường kỹ thuật Tuy nhiên, với kiến thức, kinh nghiệm cịn có phần hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót q trình thực đồ án tốt nghiệp, nhóm chung em mong nhận lời nhận xét, phản biện từ thầy Đoàn Minh Hùng thầy, hội đồng để nhóm chúng em hồn thiện đồ án tốt Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.GIỚI THIỆU 1.2.NHIỆM VỤ 1.3.PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tính tốn cách nhiệt 2.1.1 Quy trình cơng nghệ 2.1.2 Tính tốn cách nhiệt, cách ẩm tủ đơng lạnh mini 2.2 Đại cương 2.2.1 Dòng nhiệt qua kết cấu bao che Q1 10 2.2.2 Tổn thất lạnh khơng khí vào sau lần mở cửa Q2 15 2.3 Tính tốn thiết bị 16 2.3.1 Tính chọn máy nén 16 2.3.2 Thiết bị ngưng tụ 31 2.3.3 Thiết bị bay 34 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM 39 3.1.MƠ HÌNH 39 3.1.1.Bố trí thiết bị đường ống 39 3.1.2.Bản vẽ chế tạo 41 3.1.3.Mạch điện hệ thống 42 3.1.4.Quy trình chế tạo 47 3.2.THỰC NGHIỆM 48 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 4.1.KẾT LUẬN 52 4.2.KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên Sinh viên: Lý Công Hậu MSSV: 18147071 Nguyễn Văn Đức 18147068 Võ Duy Đạt 18147065 Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật nhiệt Mã ngành đào tạo: 52510206 Hệ đào tạo: Hệ đại học quy Mã hệ đào tạo: Khóa: 2018 Lớp: CL3A Tên đề tài Tính tốn, thiết kế chế tạo tủ đông giao hàng xe máy dành cho shipper Nhiệm vụ đề tài (1) Khảo sát thị trường nhu cầu giao hàng lạnh đông (2) Nghiên cứu máy nén lạnh chạy động DC 12V (3) Nghiên cứu tính tốn kích thước tủ giao hàng đông lạnh (4) Lựa chọn vật liệu dùng chế tạo cách nhiệt, cách ẩm (5) Tính nhiệt cho tủ giao hàng đông lạnh (6) Lựa chọn thiết bị dựa vào tính tốn nhiệt (7) Tính tốn tiêu hao điện hệ thống lạnh (8) Thực nghiệm chạy máy nén không tải dịng điện 12V (9) Thiết kế mơ tủ giao hàng đông lạnh phần mềm AutoCad 2D Solidwords (10) Thiết kế vẽ mạch điện phần mềm AutoCad 2D (11) Nghiên cứu đưa quy trình chế tạo kiểm tra (12) Chế tạo tủ đông 36L dành cho shipper (13) Viết báo cáo tổng kết đề tài Sản phẩm đề tài (1) Kết tính thơng số trạng thái điểm nút chu trình tay, kiểm tra lại phần mềm Phần mềm tính tốn thiết kế nhiệt lạnh COOLPACK (2) Kết tính chọn máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, ống mao (3) Kết tính tiêu hao thực nghiệm máy nén hoạt động khơng tải chạy bình acquy 12V xe máy (4) Các vẽ thiết kế 2D cho kích thước tủ giao hàng đơng lạnh (5) Các vẽ bố trí đường ống cho dàn ngưng tụ bay (6) Bản vẽ thiết kế 2D mạch điện (7) Mô tủ giao hàng 3D (8) Bảng quy trình chế tạo kiểm tra (9) Tủ đơng 36L (10) Quyển báo cáo tổng kết Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 8/4/2022 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 16/8/2022 TRƯỞNG BỘ MÔN (ký & ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn: Công nghệ kỹ thuật nhiệt PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên (1) Võ Duy Đạt MSSV:18147065 Hội đồng: Họ tên sinh viên (2) Nguyễn Văn Đức MSSV:18147068 Hội đồng: Họ tên sinh viên (3) Lý Công Hậu MSSV:18147071 Hội đồng: Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế chế tạo tủ đông giao hàng xe máy dành cho shipper Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật nhiệt Họ tên GV hướng dẫn: TS Đoàn Minh Hùng Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm tối đa 30 Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Điểm đạt Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày 20 tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) Phin lọc: có đầu vào, đầu đặt sau đường ống TBNT Đầu lại gắn rắc co đo áp suất gas, đầu gắn trước ống mao Hình 3.3 Phin lọc Ống mao (tiết lưu) : đặt trước đường ống TBBH, sau phin lọc Hình 3.4 Ống mao TBBH: Lắp sau ống mao Đường ống thiết kế quấn quanh đặt lớp cách nhiệt mặt vỏ tủ bên Hình 3.5 Bố trí đường ống TBBH 40 Thermostat cơ: đầu dò cảm biến gắn bên tủ, hộp thiết bị điều khiển thiết kế buồng đặt máy nén dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ, đóng ngắt tiếp điểm Hình 3.6 Thermostat Bình xe máy: có đầu dây cực dương cực âm gắn trực tiếp vào phận tiếp điện máy nén Hình 3.7 Bình acquy (dạng lỏng) xe máy 3.1.2 Bản vẽ chế tạo a Vỏ ngồi tủ trữ đơng 36L Hình 3.8 Bản vẽ vỏ ngồi 41 b Vỏ tủ trữ đơng 36L Hình 3.9 Bản vẽ vỏ 3.1.3 Mạch điện hệ thống Hình 3.10 Mạch điện điều khiển máy nén Nguyên lý hoạt động Bật công tắc, nguồn điện cấp cho mạch bảo vệ điện áp thấp Ở điện áp qua mạch bảo vệ điện áp thấp lớn điện áp cài đặt mạch rơle mạch đóng lại cho dịng điện qua Lúc máy nén cấp điện để khởi động Máy nén kết nối với điều khiển Trên điều khiển có cảm biến nhiệt độ đặt 42 tủ Cảm biến truyền tín hiệu điều khiển để thay đổi tốc độ làm việc máy nén Khi có cố nhiệt động bảo vệ nhiệt hoạt động làm ngắt mạch để bảo vệ máy nén Trong trình hoạt động, điện áp qua mạch bảo vệ áp thấp bé giá trị cài đặt rơle làm ngắt mạch, máy nén dừng lại Nhiệt độ thiết lập hình LED từ 20 ÷ 20 C cài đặt điều chỉnh app Tool4Cool Các chức Bộ điều khiển Hình 3.11 Mạch điện điều khiển [5] - Điều khiển tốc độ máy nén (1) - Điều khiển điều nhiệt NTC (2) - Chức bảo vệ bình acquy (3) - Đèn led báo lỗi (4) - Chức ECO để tối ưu hóa tốc độ máy nén nhằm giảm điện áp tiêu thụ (5) - Nhật ký hoạt động lỗi thông qua phần mềm Tool4cool (6) 43 Điều khiển tốc độ máy nén * Tốc độ NTC - Tốc độ máy nén thiết lập dựa theo thông số yêu cầu - Bắt đầu khởi động, máy nén chạy 2500 rpm thời gian 30s sau tăng lên tốc độ tối đa 3500 rpm - Khi tốc độ máy nén giảm xuống 2000 rpm vượt 3500 rpm máy nén tự động dừng báo lỗi Sau 60s máy nén khởi động lại * Tốc độ ECO - Khi hoạt động chế độ máy nén chạy tốc độ 2000rpm Điều khiển điều nhiệt - Dùng điện trở nhiệt NTC để điều khiển điều nhiệt Hiểu cách đơn giản, điện trở nhiệt hoạt động để cản trở dòng điện Nếu vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ ngược lại, vật dẫn điện điện trở lớn Đặc biệt, vật cách điện điện trở vơ lớn Điện trở nhiệt NTC cản trở dòng điện vật dẫn điện sau chuyển từ điện sang nhiệt - Với cảm biến điện trở NTC lắp mạch điều khiển nhằm mục đích bảo vệ, ngắt nhiệt nhiệt độ đo > 85C < 50C Bảo vệ bình acquy - Việc bảo vệ bình acquy giúp ngăn chặn việc phóng điện làm hư hỏng thiết bị bình - Phạm vi cài đặt ÷ 17 V DC cho hệ thống 12V DC 19 ÷ 27 V DC cho hệ thống 24V DC - Nếu bình acquy cung cấp nguồn điện ngồi phạm vi cho phép hệ thống tự động ngắt báo lỗi lên hình 44 Báo lỗi hình LED Lỗi F0: Lỗi thông tin, tốc độ, động Lỗi F1: Lỗi điện áp thấp Lỗi F8: Lỗi cảm biến nhiệt độ, cảm biến điện trợ NTC Ví dụ: Hình 3.12 Lỗi chưa gắn cảm biến nhiệt độ Màn hình đèn LED hiển thị lỗi F8 chưa kết nối dây cảm biến nhiệt độ lên điều khiển Chức ECO - ECO viết tắt từ Ecology có nghĩa sinh thái học - Chế độ ECO giúp tiết kiệm điện trình sử dụng, nhiệt độ tủ đạt đến nhiệt độ cài đặt máy nén dừng nhiệt độ tăng lên 2C máy nén hoạt động trở lại Quy trình lặp lặp lại suốt trình sử dụng 45 Phần mềm Tool4cool LabEdition Hình 3.13 Phần mềm TOOL4COOL LabEdition 46 3.1.4 Quy trình chế tạo Chuẩn bị vật liệu Cắt laser nhơm Kiểm tra kích thước Hàn khung Kiểm tra mối hàn Uốn ống Dán cách nhiệt ống Kiểm tra kín chưa Đổ Foam Kiểm tra cách nhiệt, cách ẩm Dán ron, cách nhiệt nắp Lắp thiết bị, gắn nắp, lề, khóa Xuất xưởng Chạy thử 47 3.2 THỰC NGHIỆM Sau chế tạo thành cơng mơ hình vận hành thử nghiệm lần đầu, thấy mơ hình hoạt động ổn định, nhóm tiến hành chạy thực nghiệm để lấy thông số Thời gian chạy thực nghiệm 90 phút điều kiện nhiệt độ môi trường 28,5⁰c; nhiệt độ ban đầu vỏ 26⁰c, nhiệt độ khơng khí bên tủ 27,5⁰c; vỏ giảm 1⁰c tiền hành lấy số liệu thông số lại Sau 90 phút chạy thực nghiệm 43 lần lấy thông số, ta bảng số liệu sau Bảng 3.1: Bảng thông số chạy thực nghiệm Nhiệt Độ Nhiệt Độ Nhiệt Độ Môi Trường Vỏ Trong (⁰c) (⁰c) 28,5 26 27,5 28,5 25 26,7 28,5 24 26 28,5 23 25,5 28,5 22 25 10 28,5 21 24,5 11 28,5 20 24 12 28,5 19 23,2 13 28,5 18 22,5 14 10 28,5 17 21,8 15 11 28,5 16 21 16 12 28,5 15 20,1 17 13 28,5 14 19,5 18 14 28,5 13 18,8 19 15 28,5 12 17,9 20 16 28,5 11 17 21 17 28,5 10 16,5 21 18 28,5 15,5 22 19 28,5 14,7 23 STT Khơng Khí Thời Gian Bên Trong Tủ (phút) (⁰c) 48 20 28,5 13,9 24 21 28,5 13 25 22 28,5 12,4 26 23 28,5 11,9 26 24 28,5 11,4 27 25 28,5 10,9 28 26 28,5 10 29 27 28,5 9,2 30 28 28,5 -1 31 29 28,5 -2 6,9 33 30 28,5 -3 5,9 34 31 28,5 -4 4,9 36 32 28,5 -5 4,1 37 33 28,5 -6 3,7 38 34 28,5 -7 2,8 40 35 28,5 -8 1,6 42 36 28,5 -9 0,2 45 37 28,5 -10 -1 47 38 28,5 -11 -1,9 50 39 28,5 -12 -3 54 40 28,5 -13 -4,4 60 41 28,5 -14 -5,4 65 42 28,5 -15 -6,7 75 43 28,5 -15 -7,4 90 49 Từ liệu theo bảng trên, sử dụng phần mềm excel ta vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ nhiệt độ vỏ khơng khí bên tủ theo thời gian Hình 3.14:Đồ thị thể mối quan hệ nhiệt độ vỏ khơng khí bên tủ Hình 3.15: Kết sau 90 phút chạy thực nghiệm mơ hình  Nhận xét: - Tại thời điểm ban đầu (t = 0), hệ thống chưa hoạt động nhiệt độ vỏ tủ thấp nhiệt độ môi trường 2,5⁰C thấp nhiệt độ khơng khí bên tủ 1,5⁰C - Khi hệ thống bắt đầu hoạt động, phải phút nhiệt độ vỏ giảm 1⁰C, sau thời gian để vỏ giảm 1⁰C tăng dần phút giảm 1⁰C 50 - Khi nhiệt độ vỏ xuống thấp đến -6⁰C, thời gian để giảm 1⁰C lại tăng dần - Nhiệt độ thấp vỏ đạt -15⁰C sau 75 phút hoạt động - Độ chênh nhiệt độ vỏ không khí bên tủ thời điểm cuối (t = 90) 7,5⁰C - Khi đạt đến -15⁰C nhiệt độ vỏ giảm nhiệt độ khơng khí tiếp tục giảm tiệm cận -15⁰C tiếp tục vận hành mơ hình 51 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN Sau giao đề tài, nhóm bắt tay vào tìm hiểu nhu cầu, tính ứng dụng mơ hình, sau tính tốn, thiết kế chế tạo mơ hình, Sau gần tháng thực hiện, với hướng dẫn, giúp đỡ thầy Đoàn Minh Hùng, góp ý thầy, ngành chung tay thành viên, nhóm chế tạo thành cơng mơ hình Để chế tạo thành cơng mơ hình, nhóm phải tìm hiểu kích thước tủ phải phù hợp với quy định GTVT, tính tốn tải nhiệt, cách nhiệt, truyền nhiệt, kích thước, chiều dài đường ống thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ, ống mao để lựa chọn máy nén phù hợp,…và dùng phần mềm Coolpack để kiểm tra thấy kết qua sai lệch khơng q lớn Sau hồn thành việc tính tốn, nhóm bắt tay vào việc chế tạo, sử dụng phần mềm Autocad 2D để vẽ kích thước mặt phần mềm 3D SolidWorks để mơ cách gần giống với mơ hình thực tế, nhóm tìm mua vật liệu, linh kiện cần thiết tìm xưởng gia cơng khí để dập vỏ nhơm theo kích thước tính tốn Vì lần chế tạo nên nhóm gặp nhiều khó khăn q trình thực hiện, có lúc rơi vào bế tắc tưởng chừng thất bại với động viên thầy Đoàn Minh Hùng chung tay tất thành viên khắc phục cố, cuối mơ hình chế tạo thành cơng Một lần nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Đồn Mình Hùng động viên, hướng dẫn nhóm em hoàn thành đồ án này, trình chế tạo xưởng nhiệt nhóm nhận giúp đỡ, góp ý thầy, ngành, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô 4.2 KIẾN NGHỊ Đây hướng nghiên cứu có khả ứng dụng cao thực tế với xu hướng dịch vụ giao hàng phát triển mạnh nay, giúp bảo quản sản phẩm đảm bảo chất lượng độ tươi ngon Vì lần chế tạo nên nhiều điểm thiếu sót chưa hợp lý, hy vọng nhóm sau khắc phục nhược điểm đó, có cải tiến giúp hệ thống hoạt động tối ưu, hiệu có tính thẩm mỹ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1], Nguyễn Đức Lợi, “HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH’’, NXB Khoa Học Kỹ Thuật – Hà Nội, 2005, [2], PGS, TS, Võ Chí Chính, “Giáo trình ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ’’, NXB Khoa Học Kỹ Thuật – Hà Nội, [3], Lê Xn Hịa, “Giáo trình KỸ THUẬT LẠNH” NXB TP, HCM 2007, [4], Hồng Đình Tín, “CƠ SỞ TRUYỀN NHIỆT VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT”, NXB ĐHQG TP,HCM, 2013, [5], CATALOGUE MÁY NÉN CỦA HÃNG HUAJUN 12/24V DC, [6], Trần Thanh Kỳ, “MÁY LẠNH”, NXB ĐHQG TP,HCM, 2006, [7], Nguyễn Đức Lợi, “Bài tập TÍNH TỐN KỸ THUẬT LẠNH”, NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2008, [8], Hoàng Đình Tín – Bùi Hải, “Bài tập NHIỆT ĐỘNG HỌC KỸ THUẬT VÀ TRUYỀN NHIỆT”, NXB ĐHQG TP,HCM, 2018 53 S K L 0