Tài liệu chương III: tính cách nhiệt,cách ẩm pdf

Ch-ơng III Tính cách nhiệt, cách ẩm kho lạnh. I.Cấu trúc xây dựng và cách nhiệt kho lạnh. 1.Mục đích của việc cách nhiệt phòng lạnh: Nhiệt độ t k , trong khi đó nhiệt độ môi tr-ờng (t f > t k ). lạnh trong xí nghiệp đông lạnh. Cấu trúc cách nhiệt chiếm 25 ->40 % chi phí xây dựng xí nghiêp. Do đó phải đặc biệt chú ý đến việc chọn cấu trúc cách nhiệt. Thiết kế và khi thi công nếu cấu tạo của vách cách nhiệt là điểm cấu trúc xây dựng cách nhiệt xấu thì nó không đảm bảo chế độ nhiệt và ẩm theo yêu cầu làm tăng sự khô ngót sản phẩm, h- hỏng sản phẩm và tăng chi phí sản xuất lạnh (tăng chi phí vận hành). Do vậy việc cách nhiệt cho kho lạnh đ-ợc xem xét và coi trọng vấn đề này. Đặc biệt đối với hệ thống kho lạnh xây dựng trong phòng lạnh luôn luôn phải duy trì nhiệt độ thấp. Do đó sự chênh lệch nhiệt độ nh- trên luôn luôn xuất hiện dòng nhiệt xâm nhập từ ngoài môi tr-ờng vào. Đối với kho lạnh của chúng ta, mục đích xây dựng giảm dòng nhiệt xâm nhập từ ngoài môi tr-ờng vào trong kho, chỉ còn bằng cách tăng R w lên. R W : nhiệt trở của vách (tức là cản trở dòng nhiệt ) muốn tăng dòng nhiệt trở của vách có nhiều cách nh-ng tốt nhất là xây t-ờng dày lên một cách phù hợp nhất lắp vật liệu cách nhiệt. *) ý nghĩa : Việc cách nhiệt cho vách kho lạnh nó sẽ làm giảm bớt hiệu số nhiệt độ của bề mặt phía trong kho và nhiệt độ không khí trong kho. t = t W2 t k Khi hiệu nhiệt độ lớn sẽ làm tăng sự tuần hoàn của không khí gần vách, sự tuần hoàn không khí tăng lên làm tăng sự khô ngót của sản phẩm vào mùa hè, ng-ợc lại làm sản phẩm quá lạnh vào mùa đông . Để tránh hiện t-ợng này khi xắp xếp sản phẩm vào trong kho lạnh không đ-ợc xếp sản phẩm vào sát vách kho. Từ những lý do trên việc cách nhiệt cho kho lạnh rất là tất yếu. 2. Mục đích của việc cách ẩm : Nhiệt độ môi tr-ờng xung quanh bao giờ lớn hơn nhiệt độ của không khí trong phòng lạnh cho lên độ ẩm (d=g/kg k 3 ) của không khí xung quanh lớn hơn phong lạnh, kết quả phát sinh độ chênh lệch độ chứa ẩm. d = d ng - d n hay là áp suất riêng phần của hơi n-ớc nó sinh ra : p = p f h - p k h Đây là nguyên nhân tạo ra môi tr-ờng ẩm trong vách kho lạnh. Sự chênh lệch về áp suất hơi n-ớc trong và ngoài tạo nên dòng hơi n-ớc tạo nên dòng hơi n-ớc khyếch tán qua vách kho vào trong phòng lạnh nó đ-ợc đánh giá qua thông số gọi là mật độ dòng ẩm . = H PhPh 21 Trong đó: P h1 : áp suất hơi n-ớc bên ngoài P h2 : áp suất hơi n-ớc bên trong H : Trở lực dẫn ẩm m 2 sp/kg. Việc chấm dứt hoàn toàn dòng nhiệt ẩm đi qua vách khi mà luôn luôn tồn tại t và p là điều không thể thực hiện đ-ợc. Vì khi đó vách kho có trở lực nhiệt và ẩm vô cùng lớn nh-ng nếu tăng một cách hợp lý nhiệt trở và ẩm trở và ẩm trở thì có thể giảm đ-ợc dòng nhiệt và ẩm. để giải quyết vấn đề này ta phải thực hiện việc cách nhiệt và cách ẩm của kho lạnh . Nếu để cho ẩm xâm nhập vào qua vách qua vách kho lạnh gây ra một số tác hai: - Nó làm ẩm vật liệu cách nhiệt làm giảm khả năng cách nhiệt của vật liệu. - Nó làm cho các vật liệu tham gia vào cấu trúc vào kho lạnh làm -ớt nhanh , mục nát. - ẩm đi vào mang theo nhiệt vào làm tăng nhiệt tải của thiết bị lạnh lên (tăng nhiệt tải của buồng) đồng thời nó làm tăng khả năng mất khối l-ợng của sản phẩm (do chuyển pha từ lỏng sang hơi ) . Để khắc phục những tác hại nêu trên ng-ời ta phải cách ẩm cho kho. II.cấu trúc của cách nhiệt cách ẩm : 1. Cấu trúc cách nhiệt: Cấu trúc cách nhiệt đảm bảo sự liên tục không tạo ra các cầu nhiệt hiện t-ợng đột nhiệt. Đối với kho xây khi lắp cách nhiệt cho công trình không nên để hở các mạch ghép giữa các tấm cách nhiệt . -Vị trí lắp đặt : + Đối với t-ờng cách nhiệt đặt phía trong hay phía ngoài đều đ-ợc cả nh-ng để bảo vệ lớp cách nhiệt, cấu trúc tốt thì lắp bên trong t-ờng có lợi hơn. + Đối với nền lắp d-ới mặt nền. + Đối với trần thì lắp lớp cách nhiệt phía trên hay phía d-ới đều đ-ợc tuỳ thuộc vào diện tích. Theo để tài thiết kế của em, em chọn cấu trúc cách nhiệt là polystyrol (styrofor) để cách nhiệt cho kho (trần ,t-ờng, nền). 2. Cấu trúc cách ẩm: Về nguyên tắc cấu trúc cách ẩm lắp về phía có độ ẩm cao (về phía nóng) . Khi lắp cấu trúc cách ẩm cho kho em chọn là nhựa đ-ờng và giấy dầu dùng để cách ẩm cho t-ờng, nền còn trần dùng tôn để lợp đồng thời cũng để cách ẩm. III. Ph-ơng pháp xây dựng kho bảo quản Trong thực tế sản xuất hiện nay có 2 ph-ơng pháp xây dựng kho th-ờng sử dụng là kho xây và kho lắp ghép. - Kho lắp ghép : có -u điểm là kích th-ớc lắp ghép tiêu chuẩn, thao tác lắp ghép dễ dàng, cách ẩm hoàn toàn , thời gian thi công ngắn, hiệu quả cao.tuy nhiên nó có nh-ợc điểm là giá thành cao, chi phí đầu t- lớn , không tận dụng đ-ợc nguồn nhiên liệu sẵn có tại địa ph-ơng. - Kho xây : có -u điểm là có khả năng tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có tại địa ph-ơng, các nguyên vật liệu sẵn có của xí nghiệp, giá thành rẻ, chi phí đầu t- thấp. Tuy nhiên nó có nh-ợc điểm là thời gian thi công kéo dài cấu trúc xây dựng phức tạp. Qua cân đối giữa kho lắp ghép và kho xây, đối chiếu với tình hình của xí nghiệp em chọn ph-ơng án xây dựng kho bảo quản đông của xí nghiệp là kho xây. 1 . kết cấu xây dựng kho: Để giảm tổn thất lạnh, cũng nh- đảm bảo tính an toàn và kinh tế cho kho lạnh hoạt động trong thời gian dài thì kho lạnh cần đ-ợc xây dựng theo kết cấu nh- sau: 1.1 Móng và cột. Móng phải chịu đ-ợc tải trọng của toàn bộ kết cấu xây dựng và hàng hoá bảo quản, bởi vậy móng phải kiên cố, vững chắc và lâu bền. Móng có thể làm theo kiểu rầm móng hoặc có thể theo kiểu từng ô không liên tục. Khi đó móng ng-ời ta phải chừa tr-ớc những lỗ để lắp cột chịu lực. Trong kho lạnh một tầng sử dụng cột có tiết diện vuông (400 400). 1.2 T-ờng bao và t-ờng ngăn. Có rất nhiều ph-ơng án xây dựng t-ờng bao t-ờng ngăn nh-ng ph-ong pháp cổ điển nhất cho đến nay vẫn phù hợp với Việt Nam. T-ờng gạch chịu lực có hai lớp vữa trát hai phía. Cách nhiệt ở phía trong phòng lạnh. Tr-ớc khi cách nhiệt phủ lên t-ờng một lớp bitum dày 2,5 3 mm để cách ẩm sau đó dán lớp cách nhiệt lên. Cách nhiệt có thể dán hai lớp tránh cầu nhiệt. Cáchnhiệt có thể cố định vào t-ờng nh- đinh móc bằng thép. Nẹp gỗ. Đối với t-ờng ngăn có thể cách nhiệt bằng gạch hoặc bằng bêtông bọt cách nhiệt. Nếu hai phòng có nhiệt độ quá chênh lệch có thể bố trí cách nhiệt ở phòng lạnh hơn. 1.3 Mái. Các kho lạnh có các tấm mái tiêu chuẩn đi kèm theo với cột, rầm , xà tiêu chuẩn. Mái kho lạnh không đ-ợc đọng n-ớc, không đ-ợc thấm n-ớc. Nếu kho lạnh có chiều rộng lớn có thể làm mái dốc về một phía, th-ờng làm dốc về hai phía và có độ nghiêng 2%. Chống thấm n-ớc bằng bitum và giấy dầu.Chống bức xạ mặt trời bằng cách phủ lên trên cùng một lớp sỏi trắng kích th-ớc 5 15 mm. Đối với kho lạnh em thiết kế ngoài việc bố trí nh- trên còn bố trí thêm lớp mái lợp bằng bờ lô xi măng hoặc bằng thép. 1.4 Nền . Kết cấu nền phụ thuộc vào nhiều yếu tố ; - Nhiệt độ phòng lạnh; - Tải trọng của kho hàng bảo quản; -Dung tích kho lạnh; Yêu cầu của nền kho lạnh phải vững chắc , tuổi thọ cao ,vệ sinh sạch sẽ, không thấm n-ớc. Theo tiêu chuẩn thì nền có nhiệt độ d-ơng không cần cách nhiệt.Nếu nền có nhiệt độ âm khi đó có nhiều ph-ơng án thiết kế khác nhau; Với khí hậu việt nam thì nhiêt độ t-ơng đối cao ngay cả khi mùa đông vậy với nh-ng kho lạnh mà có nhiệt âm nhỏ thì cũng không nhất thiết phải dùng điên trở s-ởi nền .Nh-ng những kho lanh có nhiệt âm cao thi để tránh xẩy ra đọng ẩm nền ta có thể bố trí thêm điện trơ s-ởi nền. 1.5 Cửa kho lạnh Các kho lạnh có rất nhiều loại khác nhau, khoá cửa cũng có nhiều loại hác nhau. Cửa kho lạnh lắp ghép giống cửa của tủ lạnh. Cửa là một tấm cách nhiệt, có bản lề tự động, chung quanh có đệm kín bằng cao su, có bố trí nam châm mạnh để hút mạnh cửa đảm bảo độ kín và giảm tổn thất nhiệt.Cửa một cánh có chiều rộng 1m và cửa hai cánh có chiều rộng 1.8 m. Với kho của em chon cửa cho xe nâng hạ chọn cửa rộng 3m và cao 2.3m cửa bố bánh xe chuyển động trên thanh ray sát t-ờng nên đóng mở nhẹ nhàng, tiết kiện diên tích. II . Tính toán cách nhiệt kho lạnh: 1. Kết cấu t-ờng bao: Theo kinh nghiệm th-c tế thì em chọn vách kho lạnh có kết cấu nh- bảng sau: Bảng 1 STT Vật liệu Bề dày (m) Hệ số dẫn nhiệt (w/m 0 k) Hệ số khuyếch tán ẩm g/mhpa 1 Lớp vữa ximăng 0,02 0,88 90 2 Lớp t-ờng gạch 0,2 0,81 105 3 Lớp vữa ximăng 0,02 0,88 90 4 Lớp bitum cách ẩm 0,004 0,33 0,86 5 Lớp vật liệu cách nhiệt polistyrol cn =? 0,047 7,5 6 Lớp vữa cộng tấm thép 0,02 0,88 90 1.1Sơ đồ biểu diễn kết cấu t-ờng bao: Hình vẽ Trong đó : 1-3 : Lớp vữa xi măng 2 : Lớp t-ờng gạch 4 : Lớp bitum cách ẩm 5 : Lớp polistyrol cách nhiệt 6 : Lớp vữa xi măng cộng thép 1 2 3 4 5 6 2. Xác định chiều dầy lớp cách nhiệt t-ơng bao: Chiều dầy cách nhiệt của lớp vật liệu đ-ợc xác định từ ph-ơng trình hệ số truyền nhiệt k: Ta có: K = n i cn cn i i 1 2 1 1 1 1 Suy ra : cn = cn x n i i cn K 1 2 1 1 11 Với: cn : độ dày lớp cách nhiệt polistyrol cn : hệ số dẫn nhiệt cửa polistyrol k: hệ số truyền nhiệt qua t-ờng bao, ứng với kho nhiệt độ 18 0 c ta có k=0,21 w/m 20 k (TL1). 1 :hệ số toả nhiệt bề mặt ngoài t-ờng ngăn, 1 =23,3 w/m 20 k (TL1). 2 :hệ số toả nhiệt của vách phía trong kho lạnh, đối với kho lạnh không khí đối l-u c-ỡng bức 2 =9 w/m 20 k (TL1). i : bề dày của lớp vật liệu th- i. i : hệ số dẫn nhiệt của vât liệu thứ i. Theo kết cấu vách bể nh- trên, dựa vào bảng 1 ta có chiều dày của lớp cách nhiệt là: cn = 0,047 x 9 1 33,0 004,0 81,0 2,0 88,0 02,03 3,23 11 x k cn = 0,2 m Vậy với cn = 0,2 m thì khi đó hệ số truyền nhiệt thực của vách là: K t = 9 1 33,0 004,0 047,0 2,0 81,0 2,0 88,0 02,03 3,23 1 1 x = o,21 W/m 20 K 3. Kiểm tra đọng s-ơng vách t-ờng bao: Điều kiện để kho không bị đọng s-ơng là: t w1 > t s Với: t s : Là nhiệt độ điểm s-ơng đ-ợc xác định qua đồ thi (I-d) của không khí ẩm: Với : t f = 37 0 C và =83 % ta có t s = 34 0 C (TL1). : t w1 : Nhiệt độ bề mặt vách t-ờng ngoài đ-ợc xác định nh- sau: ta có q = 1 x t 1 = 23,3 x (37- t w1 ) Mà ta lại có q = k x t = 0,21 x (37+18) = 11,55 W/m 2 Vậy : t w1 =t f - 1 q = 37 - 3,23 55,11 = 36,5 0 C Ta thấy T w1 > T s nên vách kho không bị đọng s-ơng. 4. Kiểm tra đọng ẩm trong kết cấu bao che : Điều kiên để ẩm không đọng lại trong lớp cách nhiệt(làm -ớt kết câu cách nhiệt làm tăng khả năng trao đổi nhiệt) là áp suất riêng phần hơi n-ớc thực tế luôn phải nhỏ hơn áp suất bão hoà hơi n-ớc ở mọi điểm trong cơ cấu cách nhiệt: p x < p hmax Ta đi xác định p x : Do mật đọ dòng nhiệt qua mọi điển trong vách là nh- nhau và bằng mật độ dòng nhiệt qua t-ờng bao vậy ta có : Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu cách nhiệt t-ờng bao là q= k t = 0,21 x (37 (-18)) =11,55 W/m 2 (TL1) Mật độ dòng nhiệt qua vách thứ nhất là: Ta có : q= q 1 = 1 x (t f1 t 1 ) Vậy: t 1 = t f1 - 1 q = 37 11,55/23,3 =36,5 0 C T-ơng tự ta có : t 2 = t 1 - q 1 1 = 36,5 11,55 x 0,02/0,88 = 36,24 0 C t 3 = t 2 - q 2 2 = 36,24 11,55x 0,2 /0,81 = 33,388 0 C t 4 = t 3 - q 3 3 = 33,388 11,55 x 0,02/0,88 = 33,125 0 C t 5 = t 4 - q 4 4 = 33,125 - 11,55 x 0,004/0,33 = 32,985 0 t 6 = t 5 - q 5 5 = 32,985 -11,55 x 0,2/0,047 = - 16,16 -0 C t 7 = t 6 - q 6 6 = -16,16 11,55 x 0,02/ 0, 88 =-16,43 0 C Vậy t f2 = t 7 - q 7 7 = -16,43 11,55/9 = -18 0 C Từ nhiệt độ tính toán ta tra bảng tính chất vật lý của không khí ẩm (TL7 bảng 7-10 ) ta đ-ợc áp suất bão hoà theo bảng sau: Vách 1 2 3 4 5 6 7 Nhiệt độ t 0 C 36,5 36,24 33,388 33,125 32,985 -16,16 -16,43 áp suât p hmax bar 6152 6120 5123 5093 5012 153,3 156,278 Xác định phân áp suất thực của hơi n-ớc: Dòng hơi thẩm thấu qua kết cấu bao che: = H PhPh 21 (TL1) Với : P h1 : Phân áp suất của không khí bên ngoài. P h2 : Phân áp suất của không khí bên trong . [...]... sau: Bảng 6: STT Vật liệu 1 2 3 4 Lớp phủ đồng thời là lớp cách ẩm Lớp bê tông rằng có cốt Lớp cách nhiệt gồm sỏi đất sét Tấm cách nhiệt polistyso Chiều dây Hệ số dẫn nhiệt Hệ số khuyếch tán cn (m) (W/mK) ẩm (g/mhMpa) 0,012 0,3 0,86 0,04 1,4 30 CN =? 0,16 226 0,1 0,047 7,5 5 Lớp bê tông cốt thép chịu lực 0,22 1,5 30 1.2 Xác định chiều dày cách nhiệt trần kho lạnh: Chiều dày cách nhiệt đ-ợc xác định... chỉ cần tính các lớp trên xốp có s-ởi ta có: 1 1 n i 1 cn = cn x Kn 1 i 1 i 2 Với : Kn= 0,21 W/m20K (TL1) 1 = 23,3 (TL1) 2 = 9 (TL1) cn = 0,2 (TL1) Vậy bề dày của vật liệu cách nhiệt là: cn = 0,2 x 1 1 0,04 0,1 1 0,21 23,3 1,4 9 = 0,9 m Vậy chiều dày cách nhiệt nền kho là: cn =0,9 m 1 2 3 5 4 1.Bê tông gạch vỡ 2.lớp bitum và giấy dầu cách ẩm 3.lớp bê tông xỉ 4.lớp cách nhiệt... sau: 5.Xác định chiều dày cách nhiệt nền Bảng 5 Kết cấu cách nhiệt của nền Bề dầy (m) Tên vật liệu 1 2 3 Lớp nền nhăn bằng các tấm bê tông Hệ số dãn nhiêt (w/ mk) Lớp cách nhiệt gồm sỏi và đất sét 1,4 1,4 cn=? Lớp nền bê tông 0,04 0,1 lát cộng thép 0,2 4 Lớp bê tông đăt điên trở 0,1 0,88 5 Lớp bitum cách ẩm 0,003 0,3 6 Lớp bê tông đá dăm O,15 1,28 5.1 Xác định chiều dày cách nhiệt cho nền kho lạnh:... Vậy bề dày cách nhiệt trần kho bảo quản là: cn =0,16 x 1 1 0,012 0,04 0,1 0,22 1 0,3 1,4 0,047 1,5 9 0,2 23,3 =0,4 m vậy tổng bề dày cách nhiệt trần là: cn =0,4 + 0,1 =0,5 m 1 2 Kết cấu nh- hình vẽ: 3 -1.lớp phủ đồng thời là lớp cách ẩm 4 5 -2 lớp bê tông rằng -3.tấm cách nhiệt điền đầy -4.tấm cách nhiệt -5 các tấm bê tông cốt thép 2 Kiểm tra đọng s-ơng tro trần: Điều kiện để ẩm không đọng... = 23,3 x (37 - t1) t1 = 37 11/23,3 = 36,530C Rễ thấy t1 > ts Vậy vách không xảy ra đọng s-ơng 3 Kiểm tra đọng ẩm trong kết cấu cách nhiệt trần kho lạnh Cũng giống nh- t-ờng bao điều kiện để ẩm không đọng trong vách là : Px < Ph max Và đ-ợc xác định nh- sau : Mật độ dòng nhiệt do kết cấu cách nhiệt : q = K x t = 0,2 x (37 ( -18)) = 11 W/m2 xác định nhiệt độ các bề mặt vách : Ta có: q= 1 x (tf1 t1)... -16,730C tf2 = t6- q/2 = -16,73 11/9 = -180C Từ nhiệt độ tính toán ta tra bảng tính chất vật lý của không khí ẩm (TL1 bảng 7.10 ) Ta đ-ợc áp suất bão hoà trong bảng sau: Bảng 7 Vách 1 2 3 4 5 6 Nhiệt độ 36,53 36,09 35,78 8,28 -15,12 -16,73 6107 5904,4 5804 1077,1 163,1 143,8 (0C) áp suất Ph max pa Xác định áp suất thực của hơi n-ớc : Dòng hơi thẩm thâú qua kết cấu bao che : =( ph1 ph2 )/H Với : (TL1)... px5 đều nhỏ hơn px2, px3 ,px4,px5 đảm bảo vách không xảy ra đọng ẩm 9 Xác định chiều dày cách nhiệt t-ờng ngăn : Vì hai buồng có cùng nhiệt độ nên ta có : K = 0,58 W/m20K (TL1bảng 3.5) 1 =2 =9 W/m2K (TL1) Rễ thấy px2 , px3, px4, px5 đều nhỏ hơn px2, thoả chọn bê tông bọt làm cách nhiệt khi đó hệ số dẫn nhiệt là: = 0,15 W/ mK Vậy chiều dày cách nhiệt của t-ờng ngăn là: 2 1 =0,225 mcn = 0,25 m với Kt... =3309,74 pa 1 0,86 2 0,136 x0,04 =3309,74 x 10-6 =3128,4 pa 2 30 3 0,136 x0,4 = 3128,4 x10-6 =2887,69 pa Px4 = px3 - 3 226 Px3 = px2 - Dễ thấy px4 =2887,69 >px4 vậy xẩy ra đọng ẩm ở vị trí này Ph-ơng án 2: Nếu thay lớp cách ẩm bitum băng màng polyetylen có độ dày 1mm và = 0,0018 g/mhMpa thì khi đó ta có : H= = 0,001 0,04 0,4 0,22 = 0,57 g/m2h 0,0018 30 226 30 ph1 ph 2 =(5207,42 112,19) x 10-6/0,57... nhiệt là: = 0,15 W/ mK Vậy chiều dày cách nhiệt của t-ờng ngăn là: 2 1 =0,225 mcn = 0,25 m với Kt 0,58 9 cn =0,15 x chọn : cn = 0,25 m với Kt = 0,53 W/ m20K 1 2 3 4 1 Bê tông bọt 2 Vữa cách nhiệt 3 Tấm cách nhiệt 4 Lớp vữa trát  . một cách hợp lý nhiệt trở và ẩm trở và ẩm trở thì có thể giảm đ-ợc dòng nhiệt và ẩm. để giải quyết vấn đề này ta phải thực hiện việc cách nhiệt và cách ẩm. cách nhiệt cho kho (trần ,t-ờng, nền). 2. Cấu trúc cách ẩm: Về nguyên tắc cấu trúc cách ẩm lắp về phía có độ ẩm cao (về phía nóng) . Khi lắp cấu trúc cách