L ỜI NÓI ĐẦU:
Trong những năm gần đây ngành Đường sắt đã không ngừng nâng cấp, cải thiện về chất lượng phương tiện vận tải, chất lượng phục vụ nhằm nâng cao thị phần vận chuyển trong và nước để đáp ứng được nhu cầu của xã hội.
Từ trước đến nay việc vận chuyển rau quả tươi trong nước vẫn do các xe ôtô có buồng lạnh vận chuyển song khi khối lượng vận chuyển lớn và quãng đường vận chuyển dài thì việc vận chuyển bằng ôtô lạnh không đạt hiệu quả cao. Đứng trước nhu cầu của xã hội và nhằm đa dạng hoá loại hình vận chuyển và hình thức vận chuyển thì Ngành đường sắt không thể bỏ qua loại hàng có tính chất bảo quản đặc biệt này, cho nên việc nghiên cứu, thiết kế toa xe ướp lạnh là rất thiết thực. Vì vậy chúng em đã được bộ môn Đầu máy - Toa xe giao làm đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế toa xe ướp lạnh chở thực phẩm, hoa quả cho đường sắt Việt Nam”.
Với sự giúp đỡ tận tình của cô Vũ Thị Hoài Thu và các thầy cô giáo trong bộ môn , các bạn cùng lớp, cùng sự nỗ lực. Chúng em đã hoàn thành tốt đồ án mình.
Nội dung đề tài gồm các phần chính sau:
Chương I: Giới thiệu chung.
Chương II: Thiêt kế tổng thể toa xe ướp lạnh chở thực phẩm và hoa quả.
Chương III: Tính toán cách nhiệt và chọn điều hoà không khí.
Chương IV: Tính toán kiểm nghiệm kết cấu.
L ỜI NÓI ĐẦU . 1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG . 2
I. GIỚI THIỆU HÀNG HOÁ DỄ HƯ HỎNG VÀ CÁCH BẢO QUẢN 2
1. Khái niệm về hàng hoá dễ hư hỏng . 2
2. Nguyªn lý gi÷ g×n thùc phÈm vµ ®iÒu kiÖn thÝch hîp nhÊt . 3
3. Qu¸ tr×nh ®«ng kÕt cña thùc phÈm 5
4. Các số liệu về không khí bên ngoài 6
II. GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI TOA XE ƯỚP LẠNH 9
1. Toa xe ướp lạnh bằng lồng nước đá đặt hai đầu 9
2. Toa xe íp l¹nh hòm nước đá đặt trên mui 10
3. Toa xe ướp lạnh hòm nước đá kiểu kết hợp 13
4. Toa xe ướp lạnh dùng CO2 thể cứng 13
5. Toa xe ướp lạnh sử dụng máy móc 14
CHƯƠNG II: THIÊT KẾ TỔNG THỂ TOA XE ƯỚP LẠNH CHỞ THỰC PHẨM VÀ HOA QUẢ 18
I. Lựa chọn kích thước cơ bản của toa xe . 18
II. Lựa chọn sơ bộ các kích thước kết cấu cơ bản của toa xe . 18
1. Lựa chọn sơ bộ các kích thước tổng thể . 18
2. Đặc điểm của kết cấu thùng xe . 19
III. Thông số kỹ thuật và các bộ phận cơ bản của bộ phận chạy . 29
1. Giá chuyển hướng . 29
2. Hệ thống đàu đấm móc nối 31
3. Hệ thống hãm 37
IV. Tính toán kiểm nghiệm . 37
1. Kiểm nghiệm khung giới hạn . 37
2. Kiểm tra góc quay đầu đấm và khe hở nhỏ nhất giữa hai toa xe lúc vào đường cong nhỏ nhất với Rmin = 75 (m) 43
3. Xác định khe hở giữa khung móc với khung miệng xà đầu bệ xe 45
4. Kiểm tra khi đầu toa xe đi vào đường cong trái chiều nhau
hình chữ S 46
V. Sơ đồ bố trí bên trong khoang để hàng và đường gió . 49
1. Sơ đồ bố trí giá đỡ, giá treo 49
2. Sơ đồ bố trí hệ thống phân phối gió 52
CHƯƠNG III: TÝnh n¨ng lîng lµm l¹nh
vµ chän ®iÒu hoµ kh«ng khÝ 53
I. Thành cách nhiệt toa xe . 53
1. Đặc điểm cấu trúc vỏ toa xe lạnh 53
2. TÝnh chiÒu dµy líp c¸ch nhiÖt 53
II. Truyền nhiệt thành cách nhiệt thùng xe . 56
1. Tính hệ số truyền nhiệt của mui xe 58
2. Tính hệ số truyền nhiệt thành bên 67
3. Tính hệ số truyền nhiệt thành đầu 73
4. Tính hệ số truyền nhiệt sàn xe 80
III. Lîng lµm l¹nh cÇn thiÕt cña toa xe . 82
1. TÝnh tæn thÊt qua v¸ch toa xe [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/TRUNGD%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif[/IMG] .83
2. Lîng nhiÖt lµm l¹nh s¶n phÈm [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/TRUNGD%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif[/IMG] .84
3. Lîng nhiÖt tæn thÊt do th«ng giã [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/TRUNGD%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.gif[/IMG] 84
4. TÝnh lîng nhiÖt do vËn hµnh [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/TRUNGD%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.gif[/IMG] 85
5. TÝnh nhiÖt do s¶n phÈm “thë” [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/TRUNGD%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.gif[/IMG] 85
IV . Lùa chän lo¹i m¸y l¹nh 86
IV.1. Giới thiệu sơ lược về các hệ thống điều hòa không khí . 86
1. Hệ thống điều hòa trung tâm 86
2. Hệ thống kiểu cục bộ 87
3. Hệ thống kiểu phân tán 88
4. Hệ thống điều hoà (tổ hợp) gọn 89
IV.2. Lựa chọn điều hoà không khí 90
IV.3. Đặc tính và các thông số kỹ thuật của máy .
điều hoà không khí Thermo Kinh . 90
1. Thông số kỹ thuật loại máy Thermo king LRV-10 . 90
2. Những ưu điểm của máy LRV-10 . 92
3. Kết cấu và chức năng các bộ phận máy điều hoàkhông khí
Thermo King 93
IV.4. Nguyên lý làm việc của máy điều hoà nhiệt độ Thermo Kinh 99
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THÙNG TOA XE LẠNH
CHỞ THỰC PHẨM VÀ HOA QUẢ 101
I. KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN BỆ TOA XE LỰA CHỌN . 101
I.1. Trọng lượng các phầm của toa xe.: 101
I.2. Tải trọng tính toán đặt lên bệ xe . 101
I.3. Ứng dụng SAP2000-Phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán kết cấu bệ toa xe 105
I.4. Kiểm tra tại tất cả các mặt cắt nguy hiểm của bệ xe 117
II. KIỂM NGHIỆM THÀNH BÊN TOA XE ƯỚP LẠNH . 128
II.1. Tải trọng đặt lên thành xe . 128
II.2. Xác định các đặc trưng hình học của kết cấu thùng xe 129
II.3. Sử dụng phần mền SAP 2000- Phướng pháp phần tử hữu hạn
giải bài toán kết cấu thành toa xe ướp lạnh . 130
II.4. Kiểm tra tại tất cả các mặt cắt nguy hiểm của thành bên . 134
II.4.1. Kiểm tra dải dưới . 134
II.4.2. Kiểm tra dải trên 135
II.4.3. Kiểm tra các cột đứng, cột cửa . 136
139 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2579 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Nghiên cứu, thiết kế toa xe ướp lạnh chở thực phẩm, hoa quả cho đường sắt Việt Nam, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
.R”)/3 = 2,292 (m2.0C/W)
HÖ sè truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu 2:
Tµu dõng:
Khi tµu ch¹y:
c. Kết cấu 3: (mảng kết cấu không đồng nhất)
+ Tính theo phương pháp chia vùng theo phương song song với phương truyền nhiệt: Chia kết cấu làm 2 vùng như hình vẽ
Vïng 1 l1=0,004 m
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,062
0,00124
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,06
1,4634
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
1,464708
k1=0,683 (W/m2.0C )
Vïng2: l2=0,026 m
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,006
0,00012
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,116
2,829
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
2,829188
k2= 0,3534 (W/m2.0C )
Ta cã:
Trë kh¸ng nhiÖt:
R’=1/K1= 2,5167 (m2.0C/W)
+ Tính theo phương pháp chia vùng theo phương vuông góc với phương truyền nhiệt: Chia kết cấu làm n=4 vùng như hình vẽ
Chu kú S=0.003 m
Vïng
Líp
l
li (mm)
d
ki
Vïng1
Líp thÐp
50
0,03
0,006
8333,33
Vïng 2
Líp thÐp
50
0,004
0,056
119,68
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,026
Vïng 3
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,03
0,06
0,683
Vïng 4
Líp Inox
22
0,03
0,0015
14,667
Trë kh¸ng nhiÖt:
Rt®=(R’+2.R”)/3 = 1,866 (m2.0C/W)
HÖ sè truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu 3:
Khi tµu dõng:
Khi tµu ch¹y:
d. Kết cấu 4: (mảng kết cấu không đồng nhất) (Phần mặt cắt qua vành mai)
+ Tính theo phương pháp chia vùng theo phương song song với phương truyền nhiệt: Chia kết cấu làm 3 vùng như hình vẽ
Hình vẽ
Vïng 1 vµ vïng 3: cã chiÒu dµi l1=0.022 m ; l3=0.032 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,005
0,0001
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,117
2,8536
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
2,853768
k1=k3= 0,35 (W/m2.0C )
Vïng 2 : dµi l2=0,003 m bao gåm:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,062
0,00124
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,06
1,4634
Líp Onox
22
0,0015
0,000068
1,4647
k2=0,6827 W/m2.0C
Ta cã:
Trë kh¸ng nhiÖt: R’=1/K1= 2,721 (m2.0C/W)
+ Tính theo phương pháp chia vùng theo phương vuông góc với phương truyền nhiệt: Chia kết cấu làm n=6 vùng như hình vẽ
Vïng 1: Gåm 1 líp thÐp dµy d=0,002; S =l1 = 0,057
k1=25000 (W/m2.0C )
Vïng 2: cã chiÒu dµy: d=0,003 (m)
Líp
l
li
lili
Líp thÐp
50
0,025
1,25
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,032
0,001312
1,251312
k2=7317,6 (W/m2.0C )
Vïng 3: cã chiÒu dµy: d=0,054 (m)
Bao gåm c¸c líp vËt liÖu sau:
Líp
l
li
lili
Líp thÐp
50
0,003
0,15
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,054
0,002214
0,152214
k3= 49,452 (W/m2.0C )
Vïng 4: cã chiÒu dµy: d=0,003 (m) bao gåm c¸c líp vËt liÖu sau:
Líp
l
li
lili
Líp thÐp
50
0,035
1,75
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,022
0,000902
1,750902
k4=10239,2 (W/m2.0C )
Vïng 5: Gåm 1 líp c¸ch nhiÖt dµy dc = 0,06; S =l1=0,057 (m)
k5=lc /dc = 0,6833 (W/m2.0C )
Vïng 6: Gåm 1 líp Inox dµy dI = 0,0015; S =l1=0,057 (m)
K6=lI /dI = 14666,67 (W/m2.0C )
Trë kh¸ng nhiÖt:
Rt®=(R’+2.R”)/3 = 1,8963
HÖ sè truyÒn nhiÖt qua kÕt cÊu 4:
Tµu dõng:
Khi tµu ch¹y:
HÖ sè truyÒn nhiÖt cña c¶ mui xe:
Ta cã:
Fmui = lc.lm =3,539x20 =70,78 m2
Fkc4 = 0,057 x 20 = 1,14 m2
Fkc2 = 6 x 0,057 x 20 = 6,84 m2 (S chiÒu dµi cña mÆt c¾t ®ang xÐt)
Fkc3 = 2(0,03x20) = 1,2 m2
Fkc1 = 70,78 - (1,14 + 6,84 + 1,2) = 61,6 m2
- Khi tµu dõng
- Khi tµu ch¹y:
2. Tính hệ số truyền nhiệt thành bên:
Thành bên được chia làm hai mảng kết cấu đồng nhất và không đồng nhất
a. Kết cấu 1: mảng kết cấu đồng nhất:
Líp
VËt liÖu
l
d
d/l
1/at
1/an
T«n máng ë ®Ønh
ThÐp
50
0,0025
0,00005
0,125
0,0625
Líp c¸ch nhiÖt
Polyurethan
0,041
0,12
2,927
Líp Inox
Inox
22
0,0015
0,000068
2,927118
0,1875
VËy kkc1= 0,321 (W/m2.0C )
+ Khi tàu chạy với tốc độ 80 km/h : thì an thay đổi
Ta chỉ cần thay an=72,19 (W/m2.0C ) vào công thức
Vậy kkc1 = 0,3262 (W/m2.0C )
b. Kết cấu 2: Phần qua thanh dọc phía trên cùng
+ Tính theo phương pháp chia vùng theo phương song song với phương truyền nhiệt: Chia kết cấu làm 2 vùng như hình vẽ
Hệ số truyền hiệt từng vùng:
Vïng 1: cã chiÒu dµi l1= 0,005 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0775
0,00155
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,045
1,0976
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
1,099218
k1= 0,9097 (W/m2.0C )
Vïng 2: cã chiÒu dµi l2= 0,07 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0075
0,00015
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,115
2,8048
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
2,805018
k2= 0,3565 (W/m2.0C )
HÖ sè truyÒn nhiÖt:
Trë kh¸ng nhiÖt:
R’=1/K1= 1/0,39338 =2,542
+ TÝnh theo ph¬ng ph¸p chia vïng theo ph¬ng vu«ng gãc víi ph¬ng truyÒn nhiÖt: Chia kÕt cÊu lµm n=4 vïng nh h×nh vÏ
HÖ sè truyÒn nhiÖt tõng vïng: (S=0,075)
Vïng
Líp
l
li (mm)
d
ki
Vïng1
Líp thÐp
50
0,075
0,0075
6666,67
Vïng 2
Líp thÐp
50
0,005
0,07
48,166
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,07
Vïng 3
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,075
0,045
0,911
Vïng 4
1 líp Inox
22
0,075
0,0015
14666,67
Trë kh¸ng nhiÖt:
Trë kh¸ng nhiÖt t¬ng ®¬ng:
Rt®=(R’+2.R”)/3 = 1,593 (m2.0C/W)
HÖ sè truyÒn nhÞªt t¬ng ®¬ng qua kÕt cÊu 3:
Khi tµu dõng:
- Khi tµu ch¹y:
c. Kết cấu 3: Phần qua thanh ngang xe
+ Tính theo phương pháp chia vùng theo phương song song với phương truyền nhiệt: Chia kết cấu làm 2 vùng như hình vẽ (S=0,035)
Hệ số truyền hiệt từng vùng:
Vïng 1: cã chiÒu dµi l1= 0,004 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0925
0,00185
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,03
0,7317
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
0,733618
k1= 1,3631 (W/m2.0C )
Vïng 2: cã chiÒu dµi l2= 0,031 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0105
0,00021
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,112
2,7317
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
2,731978
k2= 0,366 (W/m2.0C )
HÖ sè truyÒn nhiÖt:
Trë kh¸ng nhiÖt:
R’=1/K1= 2,084
+ TÝnh theo ph¬ng ph¸p chia vïng theo ph¬ng vu«ng gãc víi ph¬ng truyÒn nhiÖt: Chia kÕt cÊu lµm n=5 vïng nh h×nh vÏ
HÖ sè truyÒn nhiÖt tõng vïng: (S=0,035)
Vïng
Líp
l
li (mm)
d
ki
Vïng1
Líp thÐp
50
0,035
0,0065
7692,3
Vïng 2
Líp thÐp
50
0,004
0,082
70,192
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,031
Vïng 3
Líp thÐp
50
0,035
0,004
12500
Vïng 4
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,035
0,03
1,367
Vïng 5
líp Inox
22
0,035
0,0015
14666,67
Trë kh¸ng nhiÖt:
Trë kh¸ng nhiÖt t¬ng ®¬ng:
Rt®=(R’+2.R”)/3 = 1,192 (m2.0C/W)
HÖ sè truyÒn nhÞªt t¬ng ®¬ng qua kÕt cÊu 3:
Khi tµu dõng:
- Khi tµu ch¹y:
d. Kết cấu 4: Phần qua thanh cột đứng
Giống như kết cấu 3
Khi tàu dừng: Kkc4 = Kkc3 = 0,7249
Khi tàu chạy: Kkc4 = Kkc3 = 0,7514
e. Kết cấu 5: Cửa lấy hàng:
Giống như kết cấu 1
Khi tàu dừng: Kkc5 = Kkc1 = 0,321
Khi tàu chạy: Kkc5 = Kkc1 = 0,3262
H ệ số truyền nhiệt của cả thành bên là:
Ftb = 20 x 2,158 = 43,16 ( m2 )
Fkc2 =20 x 0,075 =1,5 (m2)
Fkc3 = 4 x 0,035 x 8,892= 1,24488 (m2)
Fkc4 = 18 x 0,035 x 2,083 = 1,31229 ( m2)
Fkc5 = 1,904 x 2,083 = 3,966032 ( m2)
Fkc1 = Ftb - ( Fkc2 + Fkc3 + Fkc4 + Fkc5 ) = 35,136798 ( m2)
Khi tàu dừng:
Ktb = 0,3533
Khi tàu chạy:
Ktb = 0,36
3. Tính hệ số truyền nhiệt thành đầu
a. Kết cấu 1: Phần đồng nhất
Giống kết cấu 1 của thành bên
Khi tàu dừng: Kkc1 = 0,321
Khi tàu chạy: Kkc1 = 0,3262
b. Kết cấu 2: phần đi qua thanh ngang
Giống kết cấu 3 của thành bên
- Khi tàu dừng: Kkc2 = 0,7249
- Khi tàu chạy: Kkc2 = 0,7514
c. Kết cấu 3: Phần đi qua cột đứng
Giống kết cấu 4 của thành bên
- Khi tàu dừng: Kkc3= 0,7249
- Khi tàu chạy: Kkc3= 0,7514
d. Kết cấu 4: Phần đi qua cột đứng đầu
+ Tính theo phương pháp chia vùng theo phương song song với phương truyền nhiệt: Chia kết cấu làm 3 vùng như hình vẽ (S=0,045)
Hệ số truyền hiệt từng vùng:
Vïng 1: cã chiÒu dµi l1= 0,01 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0065
0,00013
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,116
2,83926
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
2.839458
k1= 0.3522 (W/m2.0C )
Vïng 2: cã chiÒu dµi l2= 0,031 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0065
0,00013
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,112
2,7317
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
2,731878
k2= 0,366 (W/m2.0C )
Vïng 3: cã chiÒu dµi l2= 0,004 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0975
0,000195
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,025
0.6097
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
0.609963
k2= 1.639 (W/m2.0C )
HÖ sè truyÒn nhiÖt:
Trë kh¸ng nhiÖt:
R’=1/K1= 2,1
+ TÝnh theo ph¬ng ph¸p chia vïng theo ph¬ng vu«ng gãc víi ph¬ng truyÒn nhiÖt: Chia kÕt cÊu lµm n=5 vïng nh h×nh vÏ
HÖ sè truyÒn nhiÖt tõng vïng: (S=0,045)
Vïng
Líp
l
li (mm)
d
ki
Vïng1
Líp thÐp
50
0,045
0,0065
7692,31
Vïng 2
Líp thÐp
50
0,004
0,087
50.515
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,041
Vïng 3
Líp thÐp
50
0,035
0,004
9724.5
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0.01
Vïng 4
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,045
0,025
1,64
Vïng 5
líp Inox
22
0,045
0,0015
14666,67
Trë kh¸ng nhiÖt:
Trë kh¸ng nhiÖt t¬ng ®¬ng:
Rt®=(R’+2.R”)/3 = 1.1193 (m2.0C/W)
HÖ sè truyÒn nhÞªt qua kÕt cÊu 4:
-Khi tµu dõng:
- Khi tµu ch¹y:
e. Kết cấu 5: Phần đi qua thanh ngang trên cùng
+ Tính theo phương pháp chia vùng theo phương song song với phương truyền nhiệt: Chia kết cấu làm 3 vùng như hình vẽ (S=0,115)
Hệ số truyền hiệt từng vùng:
Vïng 1 v à III: cã chiÒu dµi l1= l3 = 0,004 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0775
0,00155
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,045
1.09756
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
1.099178
k1= k3 = 0.9098 (W/m2.0C )
Vïng 2: cã chiÒu dµi l2= 0,107 m bao gåm c¸c líp vËt liÖu:
Líp
l
d
d/l
Líp thÐp
50
0,0065
0,00013
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,116
2,8292
Líp Inox
22
0,0015
0,000068
2,829398
k2= 0,3534 (W/m2.0C )
HÖ sè truyÒn nhiÖt:
Trë kh¸ng nhiÖt:
R’=1/K1= 2,55
+ TÝnh theo ph¬ng ph¸p chia vïng theo ph¬ng vu«ng gãc víi ph¬ng truyÒn nhiÖt: Chia kÕt cÊu lµm n=5 vïng nh h×nh vÏ
HÖ sè truyÒn nhiÖt tõng vïng: (S=0,115)
Vïng
Líp
l
li (mm)
d
ki
Vïng1
Líp thÐp
50
0,115
0,0025
20000
Vïng 2
Líp thÐp
50
0,004
0,071
49.527
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,107
Líp thÐp
50
0,004
Vïng 3
Líp thÐp
50
0.115
0.004
12500
Vïng 4
Líp c¸ch nhiÖt
0,041
0,115
0,045
0.911
Vïng 5
líp Inox
22
0,115
0,0015
14666,67
Trë kh¸ng nhiÖt:
Trë kh¸ng nhiÖt t¬ng ®¬ng:
Rt®=(R’+2.R”)/3 = 1.5953 (m2.0C/W)
HÖ sè truyÒn nhÞªt t¬ng ®¬ng qua kÕt cÊu 5:
Khi tµu dõng:
- Khi tµu ch¹y:
*) Hệ số truyền nhiệt của thành đầu đỡ máy lạnh ( Thành đầu 1):
Ftd1 = 2,110 x 2,900 = 6,119 (m2)
Fkc2 = 2 x 0,035 x ( 2,9 – 2 x 0,045 ) = 0,1967 (m2)
Fkc3 = 5 x 0,035 x 1,995 = 0,349125 (m2)
Fkc4 = 2 x 0,045 x 2,110 = 0,1899 (m2)
Fkc5 = 0,115 x ( 2,9 – 2 x 0,045 ) = 0,32315 (m2)
Fkc1 = Ftd1 – ( Fkc2 + Fkc3 + Fkc4 + Fkc5 ) = 5,060125 (m2)
+) Khi tàu dừng:
Ktd1 = 0,3835
+) Khi tàu chạy:
Ktd1 = 0,3919
*) Hệ số truyền nhiệt của thành đầu không đỡ máy lạnh ( Thành đầu 2):
Fkc1 = 5,060125 + 0,642 x 0,43917 x 2 + 0,522 x 0,43917 x 3
= 6,3117595 (m2)
Fkc2 = 0,1967 (m2)
Fkc3 = 0,349125 + 2 x 0,035 x ( 0,522 + 0,642 ) +0,035 x 0,673
= 0,45416 (m2)
Fkc4 = 0,1899 (m2)
Fkc5 = 0,32315 (m2)
Ftd2 = Fkc1 + Fkc2 + Fkc3 + Fkc4 + Fkc5 = 7,4756695 (m2)
+) Khi tàu dừng:
Ktd2 = 0,3778
+) Khi tàu chạy:
Ktd2 = 0,3859
4. Tính hệ số truyền nhiệt sàn xe:
Kết cấu:
+) Khi tàu dừng :
Líp
VËt liÖu
l
d
d/l
1/at
1/an
T«n máng ë ®Ønh
ThÐp
50
0,003
0,00006
0,1667
0,0625
Líp c¸ch nhiÖt
Polyurethan
0,041
0,12
2,9268
Inox
Inox
22
0,002
0,000091
2,926951
0,2292
Ks = = 0,3168 W/m2.0C
+ Khi tàu chạy với tốc độ V = 80 km/h thì an thay đổi
Ta chỉ cần thay an=72,19 W/m2.0C vào công thức
Vậy Ks = 0,3218 W/m2.0C
T ừ các trị số trên ta tìm đ ược hệ số truyền nhiệt của thùng xe:
k = W/m2.0C
Với:
Fm= 70,78 m2
Ftb= 43,16 m2
Ftd1= 6,119 m2
Ftd2= 7,4756695 m2
Fs= 2,9 x 20 = 58 m2
+ Khi tàu dừng:
Mặt truyền nhiệt
k
F
k.F
Mui xe
0,335
70,78
23,7113
Thành bên
0,3533
86,32
30,496858
Thành đầu 1
0,3835
6,119
2,3466
Thành đầu 2
0,3778
7,4756695
2,8243
Sàn xe
0,3168
58
18,3744
Fthùng
228,69
Tæng
77,753458
Vậy: k = 0,34 W/m2.0C
+ Khi tàu chạy với tốc độ 80 km/h:
Mặt truyền nhiệt
k
F
k.F
Mui xe
0,34
70,78
24,0652
Thành bên
0,36
86,32
30,0752
Thành đầu 1
0,3919
6,119
2,398
Thành đầu 2
0,3859
7,4756695
2,88486
Sàn xe
0,3218
58
18,6644
Fthïng
228,69
Tæng
78,08766
Vậy k = 0,3414 W/m2.0C
III. Lîng lµm l¹nh cÇn thiÕt cña toa xe
Lîng lµm l¹nh cÇn thiÕt cña toa xe còng lµ lîng lµm l¹nh cÇn thiÕt cña thiÕt bÞ ®iÒu hoµ. §ã chÝnh lµ tæng phô t¶i nhiÖt cña toa xe.
Tæng phô t¶i nhiÖt cña toa xe tÝnh theo c«ng thøc:
Trong đó:
: các tổn thất lạnh qua vách toa xe lạnh
: lượng nhiệt để làm lạnh sản phẩm
: tổn thất lạnh do thông gió
: tổn thất lạnh do vận hành
: tổn thất nhiệt do các sản phẩm “thở” - chỉ có khi toa xe chở các sản phẩm hoa, quả, rau hoặc các sản phẩm tươi sống.
1. TÝnh tæn thÊt qua v¸ch toa xe
Dßng nhiÖt ®i qua v¸ch toa xe bao gåm dßng nhiÖt do chªnh nhiÖt ®é bªn trong vµ bªn ngoµi toa xe céng víi dßng nhiÖt bøc x¹ mÆt trêi.
= Q11 + Q12
Trong ®ã:
Q11: lµ dßng nhiÖt ®i qua v¸ch toa xe do chªnh nhiÖt ®é
Q12: lµ dßng nhiÖt ®i qua v¸ch do bøc x¹ mÆt trêi
*/ TÝnh Q11:
Q11 =
k: hÖ sè truyÒn nhiÖt
F: diÖn tÝch bÒ mÆt
t1: nhiÖt ®é bªn ngoµi toa xe
t2: nhiÖt ®é bªn trong toa xe ( t2 = -240C)
NhiÖt ®é bªn ngoµi phô thuéc m«i trêng, vÞ trÝ cña toa xe, mïa trong n¨m. Theo kÕt qu¶ cña b¶ng nhiÖt ®é trong c¶ níc, nhiÖt ®é trung b×nh nãng nhÊt lµ t = 36,80C. VËy ta lÊy t1 = t + 0,1t = 40,40C
Þ Q11 = 78,08766 (40,4 + 24) = 5028,845 (W)
*/ TÝnh Q12:
Q12 =
Dt: hiÖu sè nhiÖt ®é d, ®Æc trng ¶nh hëng cña bøc x¹ mÆt trêi
Dßng nhiÖt do bøc x¹ mÆt trêi phô thuéc vµo vÞ trÝ cña toa xe l¹nh n»m ë vÜ ®é ®Þa lý, híng cña c¸c v¸ch, diÖn tÝch, mµu s¾c cña nã.
- NÕu toa xe s¬n mµu x¸m: Dt = 190C
- NÕu toa xe s¬n mµu s¸ng: Dt = 160C
Ta chän Dt = 190C
Þ Q12 = 78,08766 x 19 = 1483,66 (W)
Þ = 5028,845 + 1483,66 = 6512,505 (W)
2. Lîng nhiÖt lµm l¹nh s¶n phÈm
= (kW)
Trong ®ã:
M: lîng hµng nhËp vµo toa xe l¹nh ( M =32 tÊn)
i1: entanpi cña s¶n phÈm khi ®a vµo toa xe l¹nh
i2: entanpi cña s¶n phÈm khi ®¹t nhiÖt ®é trong toa xe l¹nh
= (kW)
= 9481,48 (W)
3. Lîng nhiÖt tæn thÊt do th«ng giã
Dßng nhiÖt tæn thÊt do th«ng giã trong toa xe l¹nh chØ tÝnh to¸n khi dïng toa xe l¹nh ®Ó chë c¸c s¶n phÈm rau, hoa, qu¶ vµ c¸c s¶n phÈm thë. Dßng nhiÖt chñ yÕu do kh«ng khÝ nãng bªn ngoµi toa xe ®a vµo thay thÕ cho kh«ng khÝ l¹nh bªn trong toa xe ®Ó ®¶m b¶o sù “thë” cña c¸c s¶n phÈm b¶o qu¶n.
Dßng nhiÖt ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
= (kW)
Trong ®ã:
i1, i2: entanpi cña kh«ng khÝ bªn ngoµi vµ trong buång
Mk: lu lîng kh«ng khÝ nãng ®a vµo trong toa xe [kg/s]
Mk =
a: béi sè tuÇn hoµn ( a = 4)
Mk = (kg/s)
Þ = 0,0054*(99,5 – 8,5)
= 0,4914 (kW)
= 491,4 (W)
4. TÝnh lîng nhiÖt do vËn hµnh
C¸c dßng nhiÖt do vËn hµnh gåm c¸c dßng nhiÖt do ®Ìn chiÕu s¸ng, do ngêi lµm viÖc trong buång, do c¸c ®éng c¬ ®iÖn, do më cöa. C¸c dßng nhiÖt nµy trong trêng hîp cña toa xe l¹nh ®Òu kh«ng cã hoÆc kh«ng ®¸ng kÓ.
Khi toa xe l¹nh vËn hµnh trªn ®êng kh«ng cã ®iÖn chiÕu s¸ng trong toa xe, kh«ng cã ngêi lµm viÖc trong toa xe vµ kh«ng cã ®éng c¬ ®iÖn trong toa xe, ta chØ tÝnh dßng nhiÖt do më cöa lªn xuèng.
= 0,2(+ )
= 0,2 (6512,505 + 491,4)
= 1400,79 (W)
5. TÝnh nhiÖt do s¶n phÈm “thë”
Dßng nhiÖt chØ xuÊt hiÖn khi toa xe chë rau hoa qu¶ “thë” ®ang trong qu¸ tr×nh sèng. Dßng nhiÖt x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau:
=
Trong ®ã:
V: dung tÝch buång l¹nh ( V = 90 m3)
qn, qbq: dßng nhiÖt to¶ ra khi s¶n phÈm cã nhiÖt ®é nhËp vµo toa xe vµ sau ®ã cã nhiÖt ®é bằng nhiệt độ bªn trong toa xe (tra b¶ng thùc nghiÖm)
= 90* (0,1*340 + 0,9 * 44)
= 6624 (W)
*/ KÕt luËn: tæng n¨ng lîng l¹nh cña toa xe lµ:
Q = ∑Qi = 24510,175 (W)
Thªm 10% dù tr÷: 2451,0175 (W)
VËy tæng c«ng suÊt l¹nh yªu cÇu: 26961,1925 (W) = 92017,7(Btu/h)
IV . Lùa chän lo¹i m¸y l¹nh
IV.1. Giới thiệu sơ lược về các hệ thống điều hòa không khí
1. Hệ thống điều hòa trung tâm.
Hệ thống điều hòa trung tâm là một tổ hợp các thiết bị điều hòa nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch và lưu thông tuần hòan không khí, không khí được sử lý ở một trung tâm, sau đó được các kênh dẫn đưa đến các nơi tiêu thụ.
a. Các thiết bị chủ yếu của hệ thống.
- Máy lạnh hoặc máy sản xuất nước lạnh để làm lạnh không khí.
- Phòng điều không trong đó có phòng hòa chộn, buồng phun, bộ phận chặn nước.
- Hệ thống vận chuyển và phân phối không khí.
- Hệ thống lọc bụi và tiêu âm.
- Hệ thống tự động khống chế các thông số nhiệt độ và độ ẩm…
Trong điều kiện nhiệt đới của Việt Nam hệ thống lạnh để làm lạnh không khí là quan trọng nhất, vì việc hạ nhiệt độ không khí trong những ngày oi bức được coi là nhiệm vụ cơ bản.
b. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng.
Ưu điểm nổi bật của hệ thống điều hòa kiểu trung tâm là khi có nhiều gian điều hòa chỉ cần một buồng điều không, do đó tiết kiệm được thiết bị và mặt bằng, chi phí đầu tư giảm. Tuy nhiên, hệ thống này còn có nhiều nhược điểm:
- Các gian điều hòa cùng cung cấp một loại không khí đã được sử lý như nhau, nếu gian điều hòa có nhu cầu riêng về chế độ nhiệt ẩm thì phải đặt thêm thiết bị phụ trợ.
- Hệ thống có đường ống dài, trở lực lớn, tốn kém trong vấn đề vật liệu làm ống dẫn và vật liệu cách nhiệt ống dẫn.
- Hệ thống rất khó lắp đặt các thiết bị khống chế, điều chỉnh tự động do các gian điều hòa có các yêu cầu về chế độ nhiệt ẩm khác nhau.
- Các kênh gió thông nhau nên rất dễ lây lan hoả hoạn khi một nơi bị cháy.
Với những ưu, nhược điểm ở trên, hệ thống điều hòa kiểu trung tâm thường được lắp đặt cho các công trình công cộng( nhà văn hoá, rạp hát, nhà hàng, khách sạn….) hoặc cho các phân xưởng sản xuất lớn….
Hệ thống điều hòa chung tâm gồm có các loại:
- Tủ điều hòa
- Buồng phun
- Water chiller
- VRV
2. Hệ thống kiểu cục bộ.
Hệ thống kiểu cục bộ thường được chế tạo dưới dạng một tủ con, trong đó có bố trí đủ cả bốn khâu của hệ thống. Các máy điều hòa không khí cục bộ chỉ có chức năng làm lạnh ( hoặc sưởi ấm đối với loại máy hai chiều ) mà không có chức năng tăng ẩm.
Máy điều hòa cửa sổ có một số đặc điểm sau:
- Kết cấu gọn nhẹ.
- Năng suất lạnh của máy thường không vượt quá 30000 Btu/h khoảng 7500kcal/h.
- Dàn ngưng tụ chỉ làm mát bằng không khí cưỡng bức, quạt hướng trục.
- Dàn bay hơi làm lạnh không khí bằng quạt li tâm.
- Thiết bị tiết lưu là ống mao.
- Máy nén là loại kín, có số vòng quay lớn.
- Tự động hoàn toàn.
Các thiết bị chính là: Máy lạnh, bộ cung cấp nhiệt, quạt gió, bộ phận phân phối gió, pin lọc gió… các bộ phận này có thể lắp gọn thành một cục, hai cục hoặc một giàn nóng với nhiều giàn lạnh.
Các máy điều hòa không khí cục bộ chỉ thích hợp cho không gian hẹp vì gọn, làm việc chắc chắn, dễ lắp đặt và dễ vận hành. Những nơi không quy định nghiêm ngặt về độ ẩm thường sử dụng máy điều hòa không khí cục bộ.
Do có nhiều ưu điểm là thuận tiện, gọn gàng, dễ sử dụng, không đòi hỏi kỹ thuật vận hành, bảo dưỡng đặc biệt, có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau kể cả sản xuất và đời sống nên máy điều hòa cục bộ ngày càng trở nên thông dụng.
Máy điều hòa cục bộ gồm có:
- Máy một cục
- Máy điều hòa ghép
3. Hệ thống kiểu phân tán.
a. Thiết bị chủ yếu.
Hệ thống kiểu phân tán (còn gọi là kiểu theo phòng) hiện nay được sử dụng rất phổ biến, các thiết bị chính của hệ thống kiểu phân tán cũng tương tự như hệ thống kiểu chung tâm:
- Buồng điều không.
- Kênh dẫn và thải không khí.
- Thiết bị sử lý nhiệt ẩm.
- Các miệng hút và miệng thổi.
- Thiết bị khống chế, điều chỉnh tự động nhiệt và ẩm.
Về cơ bản, hoạt động của hệ thống kiểu phân tán cũng giống như kiểu trung tâm. Tuy nhiên, điểm khác nhau rõ nhất giữa hai hệ thống này là hệ thống kiểu phân tán trang bị cho mỗi gian điều hòa một phòng điều không cùng hệ thống vận chuyển và phân phối không phối không khí riêng hoạt động độc lập với nhau.
b. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng.
Do các gian điều hòa hoạt động độc lập với nhau nên hệ thống kiểu phân tán có nhiều ưu điểm:
- Mỗi gian điều hòa được sử lý không khí theo đúng yêu cầu riêng về chế độ nhiệt ẩm mà không cần các thiết bị phụ trợ.
- Hệ thống đường ống dẫn ngắn, trở lực nhỏ, dễ vận hành và lắp đặt.
- Dễ dàng tự động hoá khống chế, điều chỉnh các thông số nhiệt và ẩm.
Tuy nhiên, hệ thống kiểu phân tán cũng có những nhược điểm sau:
- Chi phí đầu tư lớn, mặt bằng rộng…
Hiện nay hệ thống kiểu phân tán thường được lắp đặt cho các nhà máy, xí nghiệp hiện đại, có yêu cầu nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm.
4. Hệ thống điều hoà (tổ hợp) gọn.
a. Đặc điểm.
- Đặc điểm nổi bật của máy điều hoà không khí dạng gọn là dàn nóng và dàn lạnh được bố chí nguyên cụm rất gọn và tiện lợi ở những nơi có không gian lắp máy nhỏ. Có khả năng lắp đạt máy rất tiện lợi ở nơi có không gian lắp máy bị khống chế như trên toa xe.
- Dàn lạnh thường được bố trí quạt ly tâm có cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để có thể phân phối gió đều trong các phòng rộng, các khoang trong toa hoặc phân phối gió đi các phòng khác nhau. Có đường ống phân phối gió lạnh và ống gió hồi.
- Năng suất lạnh và năng suất sưởi có từ trung bình đến rất lớn.
b. Các loại máy.
- Máy điều hoà tách:
+ Máy điều hoà tách không ống gió.
+ Máy điều hoà tách có ống gió.
- Máy điều hoà nguyên cụm:
+ Máy điều hoà lắp mái.
+ Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước.
- Máy điều hoà VRG.
IV.2. Lựa chọn điều hoà không khí
- Nhận thấy đối với công trình là toa xe ướp lạnh không gian và diện tích lớn và yêu cầu về mặt điều tiết không khí cao vì hàng hoá cần được làm lạnh đều khắp và ổn định trên một chặng đường dài.
- Vậy phương án dùng các máy điều hòa không khí cục bộ được loại trừ mặt khác chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành tương đối lớn.
- Hệ thống điều hòa không khí trung tâm dạng Water chiller phải có không gian lắp máy lớn không phù hợp với khung giới hạn đầu máy toa xe.
- Từ các nhận xét trên ta thấy hệ thống điều hoà không khí kiểu tổ hợp gọn là tiện ích nhất đối với công trình bởi những ưu điểm sau:
+ Cấu tạo thiết bị gọn nhẹ thích hợp cho khung giới hạn đầu máy toa xe và khối lượng không lớn lắm nên ít ảnh hưởng đế tải trọng trục, hệ thống làm lạnh không khí trực tiếp, thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng gió, phương pháp sử lý gió trung tâm hoặc phân tán, có cửa lấy gió tươi, không cần không gian phòng máy, lắp đặt dễ dàng, không cần công nhân vận hành, dễ dàng trong khả năng mở rộng hệ thống.
+ Dựa trên các thống số tính toán về năng suất lạnh và lưu lượng gió cấp cần thiết cho toa xe của hệ thống cũng như phương án chọn máy điều hoà không khí cho toa xe ta tiến hành chọn máy sau:
- Ta chọn hệ thống điều hoà (tổ hợp) gọn loại điều hoà nguyên cụm lắp mái Thermo King LRV 10 của Mỹ lắp ráp ở cộng hòa Czech.
IV.3. Đặc tính và các thông số kỹ thuật của máy điều hoà không khí Thermo Kinh :
1. Thông số kỹ thuật loại máy Thermo king LRV-10
- Kích thước:
+ Chiều dài 4216 (mm)
+ Chiều rộng 1800 (mm)
+ Chiều cao 425 (mm)
+ Trọng lượng 580kg
- Công suất làm lạnh 30.000Kcal/h = 120000 BTU
- Chất làm lạnh : Ga lạnh R407C
- Lượng ga trong một máy: 11,8kg
- Điều khiển bằng bộ vi xử lý
- Thang điều khiển nhiệt độ của máy từ 180C đến 310C
- Máy nén: Gồm 2 cái
+ Kiểu máy nén : Máy nén xoắn kiểu kín ký hiệu ZR72KC-TFD
+ Điện ba pha 400V-50Hz
+ Công suất điện: 6,3 KW/1 cái
+ Tốc độ vòng quay: 2850 vòng/phút
+ Dòng làm việc: 14A
+ Khối lượng: 41kg
+ Lượng dầu bôi trơn nạp vào trong máy nén: 3,18 lít
- Quạt gió dàn ngưng tụ: Gồm hai quạt
+ Điện ba pha 400V-50Hz
+ Công suát điện : 0,94 KW/máy
+ Dòng làm việc : 1,8 A/quạt
+ Tốc độ quay: 1460 vòng/phút
+ Khối lượng độngcơ quạt ngưng: 17kg
- Quạt gió dàn bay hơi: Gồm hai cái sử dụng 1 động cơ
+ Điện ba pha 400V-50Hz
+ Công suất động cơ: 3,15 KW
+ Tốc độ vòng quay: 1460 vòng/phút
+ Lưu lượng quạt: 5100 m3/h
+ Khối lượng động cơ quạt bay hơi: 30 kg
- Bộ sưởi: Gồm hai bộ
+ Điện ba pha 400V-50Hz
+ Công suất điện: 10,5KW/bộ
- Công tắc ngát mạch áp suất cao:
+ Giá trị mở: 450 ± 10(3105 ±69 ) Psig
+ Giá trị đóng: 315 ±15(2174±104 )Psig
- Công tắc ngắt mạch áp suất:
+ Giá trị mở: 5-17 Psig
+ Giá trị đóng: 1-7 Psig
- Van an toàn : áp suất xả 550-700 Psig
-Đơn vị : Psig, MPA, Bar, kg/cm2 ; For, at
-Liên hệ : 1 Psig » 6,895.10-3 Mpa
1 Psig/cm2 » 14,2 Psig
1 kg/cm2 » 9,81.10-2MPa
1 Torr » 1,333.10-3 Bar
1 Bar » 1,1 Mpa
1at » 1kg/ cm2
2. Những ưu điểm của máy LRV-10
a. Sự thiết kế máy nén loại xoắn:
Gồm chỉ hai bộ phận, một cố định và một cuộn quay, được dùng để nén ga lạnh. Hai bộ phận này thay thế cho khoảng 15 bộ phận khác trong bộ nén pittông. Máy nén loại xoắn không có valve, lò xo, cần, hoặc bơm dầu có thể bị gây. Vì những ưu điểm này, loại dàn nén tương hỗ đang được thay thế bằng loại dàn nén hình xoắn hầu hết trên thị trường. Các dàn lạnh này chứng tỏ rất đáng tin cậy và rất dễ dàng lấy ra để sửa chữa hoặc thay thế, trong những trường hợp bị hư, thông qua các nắp ở phần trên mà không ảnh hưởng đến các bộ phận hoặc hệ thống khác.
b. Hệ thống điều khiển:
Phần điều khiển của máy LRV10 có hệ thống vi sử lý hiện đại. Toàn bộ linh kiện thiết bị hoạt động được kiểm soát bởi trung tâm bộ não của phần điều khiển. Mọi yêu cầu và mục đích của người sử dụng được lên chương trình trong
bộ điều khiển và máy tự hoạt động theo chương trình đã được lập sẵn. Ngoài ra hệ thống còn cho biết những dữ liệu trong mọi thời kỳ hoạt động của máy, đồng thời chuẩn đoán trước những bộ phận bị trục trặc hoặc các sự cố của các thiết bị sắp bị hỏng.
3. Kết cấu và chức năng các bộ phận máy điều hoà không khí Thermo King:
Máy điều hoà không khí Thermo Kinh là loại được nhập khẩu nguyên chiếc. Trọng lượng của toàn bộ máy là 580Kg, chiều dài toàn bộ 3600mm, rộng 1800mm, cao 425mm. Máy được lắp tại một đầu trên nóc toa xe. Hệ thống điều hoà được cấu thành từ nhiều bộ phận gồm: Máy nén, giàn bay hơi, giàn ngưng tụ, van tiết lưu, van điện từ, bộ lọc, bình chứa lỏng, hệ thống đường ống nối các bộ phận, hệ thống điện, hệ thống đo lường và điện khiển bảo vệ, giàn sưởi, các quạt gió, khung và môi chất lạnh.
a. Máy nén:
Máy nén như một quả tim của hệ thống lạnh. Tác đụng của nó là không ngừng nhận môi chất lạnh có nhiệt độ và áp suất thấp sinh ra ở giàn bay hơi và nén hơi môi chất lên áp suất cao, nhiệt độ cao để đẩy vào giàn ngưng tụ sau khi được làm nguội biến thành chất lỏng và bốc hơi trong giàn lạnh tạo ra sự chêch lệch áp suất làm cho môi chất lạnh không ngừng tuần hoàn.
Cơ cấu cơ khí của máy nén được đặt trong một bình kín gọi là Blôc nên coi là máy nén kiểu kín. Trên bề mặt của Blôc máy có ống khí ra cao áp, ống hút khí vào thấp áp để nối với hệ thống lạnh. Ngoài ra còn có ba cọc điện để nối với nguồn điện, ba cọc đầu dây để nối với dây chung, đầu dây khởi động và đầu dây làm việc của động cơ được ký hiệu bằng chữ C và chữ S. Ba cọc đầu dây này được cách điện với Blôc máy.
1: Đường ra 2 : Các máy nén 3 : Thăng bằng ga 4 : Đường đầu vào
5 : Đường hút 6 : Khử độ rung 7 : Thăng bằng dầu 8 : Kẹp ống hút
9 : Thông áp suất 10 : Chân máy 11 : Đệm 12 : Đường dẫn
b. Giàn ngưng tụ :
Có tác dụng chuyển hơi môi chất lạnh có nhiệt độ và áp suất cao sang trạng thái lỏng có nhiệt độ và áp suất cao.
1 : Dàn ngưng tụ trái 2 : Dàn ngưng tụ phải 3 : Cầu chì 4 : Bình chứa
5 : Đường an to àn 6 : Kẹp ống 7 : khử rung 8 : Van an toàn áp suất
9 : Đường vào 10 : Đ ường tới máy n én 11 : Đường ra
c. Giàn bay hơi:
Có tác dụng giúp cho môi chất lạnh lỏng thu nhiệt từ môi trường được làm lạnh bảo hoà và bay hơi.
Giàn ngưng tụ và giàn bay hơi có kết cấu cơ bản giống nhau, đều là kiểu cánh, trên cánh tản nhiệt luồn các ống dẫn sau đó ép lại làm cho ống và cánh gián chặt vào nhau. Vật liệu ống dẫn bằng đồng, còn cánh tản nhiệt bằng nhôm.
1 : Van đệm 2 : Tấm an toàn 3 : Van đường chất lỏng 4 : Giàn bay hơi
5 : Đường dẫn chất lỏng 6 : Cầu chì 7 : Rơle áp suất
8 : Rơle áp suất cao 9 : Bình 10 : Rơle áp suất cao
11 : Ống h út 12 : Đường thăng bằng 13 : Van nhiệt
d. Van tiết lưu :
Van tiết lưu có tác dụng điều chỉnh lưu lượng và làm giảm áp suất, nhiệt độ của môi chất lạnh lỏng vào giàn bay hơi
e. Van điện từ :
Được bố trí trước van tiết lưu, khoá môi chất lạnh lỏng tại các bộ phận có áp suất cao của hệ thống nhằm giúp máy thực hiện hút kiệt môi chất lạnh trong các bộ phận có áp suất thấp, giúp máy nén khởi động không bị nặng tải, va đập thuỷ lực trong máy nén.
f. Bình chứa lỏng :
Bình chứa lỏng được bố trí ngay sau giàn ngưng dùng để chứa môi chất lạnh lỏng đã ngưng tụ từ giàn ngưng tụ ra nhằm giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho giàn ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng cho van tiết lưu một cách liên tục.
g. Bộ lọc :
Được đặt ở đầu ống mao dẫn, tránh ống mao dẫn bị tắc. Bộ lọc dùng loại trừ các cặn bẩn cơ học (vẩy hàn, mạt kim loại) và tạp chất hoá học (hơi ẩm, axit) ra khỏi vòng tuần hoàn của môi chất lạnh, giúp bảo vệ máy nén, van tiết lưu.
h. Hệ đo lường và bảo vệ :
Có tác dụng đo và hiển thị các thông số kỹ thuật, bảo vệ máy khi gặp sự cố.
i. Các qụat gió giàn ngưng :
Là loại đọng cơ không đồng bộ ba pha, số lượng động cơ trong một tổ máy là hai cái. Tốc độ vòng quay của động cơ là 1460rpm, sử dụng 2 vòng bi. Quạt gió giàn ngưng dùng để giải nhiệt cưỡng bức giàn ngưng tụ, tham gia gián tiếp trong quá trình chuyển trạng thái của môi chất lạnh.
1 : Vòng cửa gió vào 2 : Hộp quạt 3 : Cánh quạt lồng sóc
4 : Vòng của gió vào 5 : Môtơ thổi gió 6 : Hãm nối đường dây điện 7 : Cánh quạt lồng sóc 8 : Mác máy 9 : Mác máy 10 : Hộp quạt 11 : Nút kiểm tra 12 : Cảm biến nhiệt độ đường gió lạnh
k. Quạt gió giàn bay hơi:
Sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha, số lượng quạt gió giàn bay hơicủa máy điều hoà là 1 cái được đặt dòng bảo vệ 4A, dòng ngắn mạch rôto 34A, tốc độ quay 1460rpm. Quạt gió giàn bay hơi dùng để giải nhiệt cưỡng bức giàn bay hơi và có chức năng trộn đều khí tươi với khí hồi và tuần hoàn không khí trong môi trường làm lạnh.
1 : Cánh quạt giàn bay hơi 2 : Môtơ quạt giàn bay hơi
3 : Điểm nối chống nước
l. Hệ thống các đường ống dẫn môi chất làm lạnh:
Sử dụng ống dẫn bằng đồng phía ngoàicó bọc lớp bảo ôn cách nhiệt. Hệ thống này còn có cá van, khoá, các mối nối ghép.
IV.4. Nguyên lý làm việc của máy điều hoà nhiệt độ Thermo Kinh :
Chu trình tuần hoàn của môi chất lạnh trong hệ thống điều hoà không khí
Khi máy điều hoà không khí làm việc, môi chất lạnh được đẩy tuần hoàn qua cá thiết bị tạo thành một chu trình khép kín và liên tục. Khi máy nén làm việc, môi chất lạnh được hút vào máy nén ở thể hơi với nhiệt độ và áp suất thấp. Hơi môi chất lạnh qua máy nén được ép lên áp suất cao và nhiệt độ cao, được đẩy đến giàn ngưng tụ vẫn ở thể hơi. Tại giàn ngưng tụ, hơi môi chất được toả nhiệt ra môi trường thông qua giàn ngưng tụ nhờ được làm mát cưỡng bức bằng quạt gió. Do bị mất nhiệt, hơi môi chất lạnh giảm nhiệt độ đến nhiệt độ bảo hoà (nhiệt độ sôi) ở áp suất ngưng tụ thì bắt đầu ngưng tụ chuyển sang thể lỏng. Môi chất lạnh lỏng được đẩy đến bình chứa lỏng, đến bộ lọc để loại bỏ tạp chất cơ hoá học, đến van điện từ rồi đến van tiêt lưu. Van tiết lưu tự động điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh lỏng từ phía có nhiệt độ và áp suất cao đi vào giàn bay hơi. Sau khi đi qua van tiêt lưu, môi chất lạnh lỏng bị giảm áp suất một cách đột ngột dẫn đến nhiệt độ cũng giảm theo. Tại giàn bay hơi môi chất lạnh lỏng có áp suất và nhiệt độ thấp sẽ hấp thụ nhiệt độ từ môi trường bên ngoài (đối tưọng được làm lạnh) đến nhiệt độ bảo hoà thì môi chất lạnh bảo hoà và hoá hơi. Hơi môi chất lạnh được máy nén hút về để tiếp tục cho chu trình tiếp theo.
CHƯƠNG IX:
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM THÙNG TOA XE LẠNH CHỞ THỰC PHẨM VÀ HOA QUẢ
I. KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN BỆ TOA XE LỰA CHỌN
I.1. Trọng lượng các phầm của toa xe :
_Dựa trên kết cấu đã lựa chọn ở chương II cộng thêm trọng lượng của các bộ phận khác như trọng lượng của thiết bị làm lạnh, trọng lượng của lớp các nhiệt và lớp tôn bọc ,lớp inôx vv… Ta có thể sơ bộ tính được tự trọng cua toa xe ướp lạnh :
Trọng lượng của bệ xe :
Mbệ = 4030 ( kg ) = 4,03 ( Tấn )
Trọng lượng của thành bên:
Mtb = 2,32 ( Tấn )
Trọng lượng của thành đầu :
Mtd = 0,4 ( Tấn )
Trọng lượng của mui xe :
Mmui = 3,48 ( Tấn )
Trọng lượng của hệ thống làm lạnh:
Mll = 1 ( Tấn )
Trọng lượng của thùng xe :
Mthùng ≈ 16 ( Tấn )
I.2. Tải trọng tính toán đặt lên bệ xe :
Tải trọng đặt lên bệ xe bao gồm:
* Tải trọng thẳng đứng tĩnh và động:
P=Pt +Pđ = (1 + kđ).Pt
Trong đó
là hệ số động của tải trọng động thẳng đứng
a = 0,05 (Đối với thùng xe)
b = là hệ số xét tới ảnh hưởng của số lượng trục xe mtr
trong 1 giá chuyển hướng (mtr=2 : GCH ấn độ 2 trục).
c và d là hệ số phụ thuộc vận tốc toa xe:
khi V=80 (Km/h) = 22.2 ( m/s)
thì c=0,00036
d=0
V=100=27,77 là tốc độ của toa xe
ft: tổng độ nhún tĩnh của trang trí loxo ứng với trọng lượng toàn thể.
ft =11,4 cm =0,114 m
Thay số vào công thức (1) ta được :
+ Tải trọng thẳng đứng tĩnh:
Từ cách chọn kết cấu ban đầu ta tính được tự trọng toa xe là : 16 ( Tấn ).
Từ dung tích sử dụng toa xe ta có tải trọng của toa xe là : 25 ( Tấn )
Pt = 41 . 9,81 =402,21 (kN)
P = ( 1+ 0,137 ) . 402,21 = 457,31 ( kN )
+ Trọng lượng của một xà dọc cạnh gắn với thành bên:
Tc = ( 2,32 + 0,524 ) . 9,81=27,9 (kN)
+ Trọng lượng của mui xe:
Tm = 4,48 . 9,81 = 43,95 (kN)
+ Trọng lượng của một xà đầu gắn với thành đầu:
Tđ = 0,5 . 9,81 =4,905 (kN)
+ Trọng lượng của đầu đấm – móc nối:
Tđm = 0,4 x9,81 = 3,924 (kN)
Khi đó trọng bì và trọng tải phân bố lên bệ xe như sau :
- Xà dọc cạnh:
(kN/m)
( kN/m )
( kN/m )
P2 = Tđ = .4,905 = 0,92 (kN)
- Xà kéo:
= = 0,423 (kN/m)
Trong đó S là chiều dài xà kéo : 5,79 (m).
P1 = Tđ + Tđm = .4,905 + 3,924 = 6,989 ( kN )
Trọng tải P được coi là rải đều trên khắp bề mặt sàn xe, rồi chuyển thành tải trọng rải đều trên suốt các bề dài các xà ngang. Trong bệ xe có 28 xà ngang, như vậy tải trọng phân bố đều trên các xà ngang là:
(kN/m)
*Tải trọng ngang sườn (lực gió và lực ly tâm):
Tải trọng ngang sườn được tính và lấy gần đúng bằng 12% ứng suất tĩnh
* Tải trọng dọc (nén TN hoặc kéo TK):
Gần đúng coi là tác dụng theo đường tim trục bộ đầu đấm –móc nối , đặt tại điểm giữa tấm đỡ trước và sau. Trị số của tải trọng dọc thông thường lấy bằng :
TN = 1000 (kN)
* Tải trọng thẳng đứng từ đầu đấm – móc nối:
Trong thực tế đường tim dọc của hai bộ đầu đấm –móc nối trong toa xe có thể là không trùng nhau, tải trọng lệch tâm sẽ tạo thành một ngẫu. Trong tính toán, ngẫu lực lệch tâm được coi là tương đương với một lực thẳng đứng Z đặt tại điểm giữa tấm đỡ trước và sau của một đầu toa xe :
Z =
Trong đó ta có các thông số tính toán :
2L = 20 (m)
2b = 2,9 (m)
Dh = 0,05 (m)
lđm = 1,1 (m)
c = 184,2 (kN/m)
2l = 14 (m)
Z = = 2,5 (kN)
Tải trọng Z được cân bằng phản lực thẳng đứng đặt ở tâm các cối chuyển hướng:
= = 2,889 (kN)
= R – Z = 2,889 – 2,5 = 0,389 (kN)
I.3. Ứng dụng SAP2000-Phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán kết cấu bệ toa xe .
* Bước 1: Chuyển từ sơ đồ kết cấu sang sơ đồ tính.
Từ kết cấu lựa chọn ta dựng sơ đồ tính toán bằng cách lấy các đường trục tâm hình của các xà chính là xà dọc cạnh, xà đầu , các xà ngang, xà kéo, và xà gối
+ Yêu cầu tìm ứng suất và kiểm tra độ bền của bệ xe khi chịu tải trọng.
+ Dạng kết cấu của bài toán:
_ Tại các mặt cắt có các giá trị sau :
+ Mặt cắt A-A :
F= 22,08 cm2 ; Jx = 1348,7296 cm4 ; Jy= 170,5652 cm4.
+ Mặt cắt B-B :
F= 4,48 cm2 ; Jx = 229,12 cm4 ; Jy= 271,274 cm4.
+ Mặt cắt C-C :
F= cm2 ; Jx = cm4 ; Jy=cm4.
+ Mặt cắt D-D :
F= 13 cm2 ; Jx = 429,833 cm4 ; Jy= 42,5785 cm4.
+ Mặt cắt E-E :
F= 100 cm2 ; Jx = 15265,33 cm4 ; Jy= 38408,33cm4.
+ Mặt cắt F-F :
F= 22,08 cm2 ; Jx = 1348,7296 cm4 ; Jy= 170,5652 cm4.
Các tải trọng tác dụng lên kết cấu:
Tải trọng phân bố rải đều lên xà dọc cạnh:
qc = 4,793 (kN/m)
Tải trọng phân bố rải đều lên xà kéo :
qxk = 0,423 (kN/m)
Tải trọng phân bố rải đều lên xà ngang :
qxn = 1,887 (kN/m)
Tải trọng tập trung tại đầu mút của xà dọc giữa và xà đầu:
P1 = 6,989 (kN)
Tải trọng tập trung tại đầu mút của xà dọc cạnh và xà đầu:
P2 = 0,92 (kN)
Lực đấm kéo tác dụng lên xà dọc giữa.
TN = 1000 (kN)
Mômen uốn lệch tâm do lực dọc không nằm trong mặt phẳng bệ xe
Mtl = 50 (kN.m )
Tải trọng thẳng đứng phụ thêm (đặt tại điểm cách xà đầu một khoảng là 0,72m)
Z = 2,5 (kN)
* Bước 2: Rời rạc hoá kết cấu.
- Đánh số điểm nút các phần tử
+ Chia xà kéo thành 28 phần tử.
+ Chia các xà dọc cạnh thành 28 phần tử.
+ Chia các xà đầu, các xà gối và các xà ngang thành 4 phần tử
- Phân chia các phương án tải trọng:
+ Tải trọng qxk = 0,423 kN/m phân bố trên xà kéo (ký hiệu trong SAP : qxk).
+ Tải trọng qc =4,793 kN/m phân bố trên các xà dọc cạnh (ký hiệu trong SAP: qxc)
+ Tải trọng qxn = 1.887 kN/m phân bố trên các xà ngang (ký hiệu trong SAP : qxn)
+ Tải trọng P1 = 6,989 kN tập trung tại điểm nút xà dọc giữa với xà đầu (ký hiệu trong SAP: P1).
+ Tải trọng P2 = 0,92 kN tập trung tại điểm nút các xà dọc cạnh với xà đầu (ký hiệu SAP: P2).
+ Lực đấm - kéoTN = 1000 kN tại điểm nút xà dọc giữa với xà đầu (ký hiệu trong SAP: T ).
+ Mômen M = 50 kNm uốn lệch tâm do lực dọc không nằm trong mặt phẳng bệ xe tại điểm nút xà dọc giữa với xà đầu (ký hiệu trong SAP : M ).
+ Tải trọng thẳng đứng phụ thêm Z = 2,5 kN tại điểm nút cách điểm nút xà dọc giữa với xà đầu là 0,72m ( ký hiệu trong SAP: Z ).
Tất cả các lực đặt lên bệ xe được trình bày trên các hình vẽ trong đó :
Hình 23 : Biểu đồ các lực tập trung tại các xà đầu.
Hình 24 : Biểu đồ lực thẳng đứng phụ thêm tác dụng lên bệ.
Hình 25 : Biểu đồ lực đấm tác dụng lên bệ.
Hình 26 : Biểu đồ mô men lệch tâm do đấm – kéo lệch tâm gây lên.
Hình 27 : Biểu đồ lực phân bố dải đều trên các xà dọc cạnh.
Hình 28 : Biểu đồ lực phân bố dải đều trên xà dọc giữa.
Hình 29 : Biểu đồ lực phân bố dải đều trên các xà ngang.
Hình 30 : Biểu đồ tổng hợp các lực tác dụng lên bệ xe.
+ Nhập các giá trị đặc trưng hình học mặt cắt của các xà:
- Hai xà dọc cạnh là thép hình chữ [ 200x90x8 Nhưng khi khai báo vào trong SAP ở đây coi là cứng tuyệt đối vì kết cấu là toàn thân chịu lực
- Hai xà đầu ngoài là thép đúc CT có tiết diện . Ta cũng khai báo vào trong chương trình là cứng tuyệt đối
- Xà đầu trong là hai thép chữ .
- Xà gối được thiết kế theo hình bụng cá nên được lấy theo giá trị trung bình và là khối hình hộp .
- Các xà ngang giữa xe là thép hình chữ [ 150x60x5 .
- Các xà ngang gần xà gối là thép hình chữ Z 30 × 60 × 30 × 4.
- Xà kéo là hai xà thép hình chữ .
Sau khi nhập xong các giá trị của các loại tải trọng và đặc trưng hình học bệ xe ta cho chạy chương trình và cho ra các biểu đồ nội lực của bệ xe dưới tác dụng của các loại tải trọng .Từ những biểu đồ nội lực đó ta kiểm tra ngay được ứng suất của các xà tại những mặt cắt bất kỳ và suy ra được nó có đảm bảo đủ điều kiện bền hay không .Hoặc có thể tính bằng tay kiểm tra tại các mặt cắt nguy hiểm cho ta biết mô men M3 , lực dọc trục P và lực cắt V2 và dùng công thức kiểm tra bền của lý thuyết bền thứ 3 đã dùng ở trên (6) , (7) , (8) :
Trong đó :
* Bước 3: biểu đồ mô men, lực cắt, lực dọc của bệ xe:
BIỂU ĐỒ MÔ MEN M3 TỔNG HỢP
BIỂU ĐỒ LỰC CẮT V2 TỔNG HỢP
BIỂU ĐỒ LỰC DỌC P1 TỔNG HỢP
BIỂU ĐỒ MÔ MEN DO P1, P2,Z GÂY RA
BIỂU ĐỒ LỰC CẮT V2 DO P1, P2,Z GÂY RA
BIỂU ĐỒ MÔ MEN DO QC, QXK, QXN GÂY RA
BIỂU ĐỒ LỰC CẮT DO QC, QXK, QXN GÂY RA
BIỂU ĐỒ LỰC DỌC P1 DO TĐ GÂY RA
BIỂU ĐỒ MÔ MEN M3 DO M GÂY RA
BIỂU ĐỒ LỰC CẮT V2 DO M GÂY RA
I.4. Kiểm tra tại tất cả các mặt cắt nguy hiểm của bệ xe :
Kiểm tra xà kéo :
Biểu đồ mô men và lực cắt của xà kéo:
Biểu đồ mô men
Biểu đồ lực cắt
Biểu đồ lực dọc
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
Mô men lớn nhất của xà kéo là tại điểm đặt lực thẳng đứng phụ thêm
M3 = 50,56 KN.m = 505 600 KG.cm
P = 669,94 KN = 6 994 KG
V2 = 17,93 KN = 1 793 KG
Mà ta có xà kéo là hai thép chữ [ 340x90x10 ] nên nó có các thông số sau:
F = 100 cm2
Jx = 15265,33 cm4
Jy = 38408,33 cm4
Z = 17 cm
Từ đó ta được :
Vậy
KiÓm tra hai xµ däc c¹ch:
- T¹i vÞ trÝ gi÷a xe cã m« men vµ lùc däc lín nhÊt:
Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã :
M3 = 143,52 KN.m = 143 5200 KG.cm
P = 500 KN = 50 000 KG
V2 = 0
MÆt kh¸c däc c¹ch ngoµi thÐp dËp nã cßn kÕt hîp víi thµnh bªn t¹o ra ®é v÷ng ch¾c nªn nã cã c¸c th«ng sè sau:
F = 86,09 cm2
Jx = 56 242,11 cm4
Jy = 345,15 cm4
Z = 10 cm
Tõ ®ã ta tÝnh ®îc:
VËy
- T¹i vÞ trÝ xµ gèi cã lùc c¾t lín nhÊt:
Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã :
M3 = -54,78 KN.m = -547 800 KG.cm
P = -223,57 KN = -22 357 KG
V2 = 87,13 KN = 8 713 KG
MÆt kh¸c däc c¹ch ngoµi thÐp dËp nã cßn kÕt hîp víi thµnh bªn t¹o ra ®é v÷ng ch¾c nªn nã cã c¸c th«ng sè sau:
F = 86,09 cm2
Jx = 56 242,11 cm4
Jy = 345,15 cm4
Z = 10 cm
Tõ ®ã ta tÝnh ®îc:
VËy
Kiểm tra các xà ngang:
- Xà đầu ngoài:
Biểu đồ mô men và lực cắt: (do lực dọc trục quá bé có thẻ bỏ qua)
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
Mô men lớn nhất của xà đầu là tại giữa dầm để đảm bảo an toàn ta lấy:
M3 = 5,56 KN.m = 55 600 KG.cm
P = 0
V2 = 5,12 KN = 512 KG
Mặt khác xà đầu ngoài thép dập nên có các thông số sau:
F = 22,08 cm2
Jx = 1348,7296 cm4
Jy = 170,5652 cm4
Z = 10 cm
Từ đó ta tính được:
Vậy
- Xà đầu trong:
Biểu đồ mô men và lực cắt: (do lực dọc trục quá bé có thẻ bỏ qua)
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
Mô men lớn nhất của xà đầu là tại giữa dầm để đảm bảo an toàn ta lấy:
M3 = 2,92 KN.m = 29 200 KG.cm
P = 0
V2 = 3,38 KN = 338 KG
Mặt khác xà đầu trong làm bằng thép dập nên có các thông số sau:
F = 22,08 cm2
Jx = 1348,7296 cm4
Jy = 170,5652 cm4
Z = 10 cm
Từ đó ta tính được:
Vậy
- Xà ngang N1- có mặt cắt hình chữ Z:
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
Mô men lớn nhất của xà ngang N1 là tại giữa dầm để đảm bảo an toàn ta lấy:
M3 = 5,04 KN.m = 50 400 KG.cm
P = 0
V2 = 4,85 KN = 485 KG
Mặt khác xà ngang N1 làm b ằng thép dập Z 30 × 60 × 30 × 4. nên có các thông số sau:
F = 4,48 cm2
Jx = 229,12 cm4
Jy = 271,274 cm4
Z = 3 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
- Xà ngang N2- có mặt cắt hình chữ Z:
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
Mô men lớn nhất của xà ngang N2 là tại giữa dầm để đảm bảo an toàn ta lấy:
M3 = 6,72 KN.m = 67 200 KN.cm
P = 0
V2 = 6,01 KN = 601 KG
Mặt khác xà ngang N2 làm bằng thép dập Z 30 × 60 × 30 × 4. nên có các thông số sau:
F = 4,48 cm2
Jx = 229,12 cm4
Jy = 271,274 cm4
Z = 3 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
Xà gối:
Mô men lớn nhất của xà gối là tại giữa dầm để đảm bảo an toàn ta lấy:
M3 = 7,616 KN.m = 76160 KG.cm
P = -1,12 KN = -112 KG
V2 = 6,638 KN = 663,8 KG
Mà ta có xà gối là hai thép hình hộp có các thông số sau :
F = 126,40 cm2
Jx = 9056,9925 cm4
Jy = 4526,2453 cm4
Z = 7,5 cm
Từ đó ta tính được:
Xà ngang N3- có mặt cắt hình chữ C:
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
Mô men lớn nhất của xà ngang N3 là tại giữa dầm để đảm bảo an toàn ta lấy:
M3 = 4,56 KN.m = 45600 KG.cm
P = 0
V2 = 4,52 KN = 452 KG
Mặt khác xà ngang N3 làm bằng thép dập [ 150x60x5 nên có các thông số sau:
F = 13 cm2
Jx = 429,833 cm4
Jy = 42,5785 cm4
Z = 7,5 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
Xà ngang N4- ở giữa xe:
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
Mô men lớn nhất của xà ngang N4- ở giữa xe là tại giữa dầm để đảm bảo an toàn ta lấy:
M3 = 1,6 KN.m = 16 000 KG.cm
P = 0
V2 = 2,47 KN = 247 KG
Mặt khác xà ngang giữa [ 150x60x5 có các thông số sau:
. F = 13 cm2
Jx = 429,833 cm4
Jy = 42,5785 cm4
Z = 7,5 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
Với xà gối được làm bằng thép CT35 hoặc CT38 có ứng suất cho phép là 3500 KG/cm2 hoặc 3800 KG/cm2
Bảng tính toán các giá trị của bệ toa xe lạnh
Các thanh
Muốn(KN.m)
P (KN)
V2 (KN)
∑σ (KG/cm2)
Xà kéo
50,56
669,94
17,93
1233,38
Xà dọc cạnh
( giữa xe )
143,52
500
0
835,96
Xà dọc cạnh
(xà gối)
-54,78
-223,57
87,13
397,79
Xà đầu ngoài
5,56
0
5,12
414,2
Xà đầu trong
2,92
0
3,38
218,12
Xà ngang N1
5,04
0
4,85
686,4
Xà ngang N2
6,72
0
6,01
910,46
Xà ngang N3
4,567
0
4,52
799,25
Xà gối
7,616
-1,12
6,638
64,06
Xà ngang N4
1,6
0
2,47
281,11
* Sau khi tính toán xong ta có kết luận :
ứng suất tìm được hoàn toàn thoả mãn vì luôn luôn nhỏ hơn ứng suất cho phép
II. KIỂM NGHIỆM THÀNH BÊN TOA XE ƯỚP LẠNH :
*Giả thiết:
- Coi tại điểm chính giữa cột đứng mômen uốn bằng không (dựa trên kết quả tính rút được trong tính toán gần đúng lần trước). Do đó, ta thay vào điểm giữa cột đứng là chốt.
- Để tiến hành giải ta chia tải trọng cho thanh dây trên và dưới theo tỷ lệ mômen quán tính:
q
d
q
T
II.1. Tải trọng đặt lên thành xe bao gồm:
_ Tải trọng rải đều:
q = = = = 5,257 ( kN/m)
+, Trọng lượng của một xà dọc cạnh gắn với thành bên:
Tc = (2,32 + 0,524) . 9,81 = 27,899 (kN)
+ , Trọng lượng của nửa mui xe:
Tm = 9,81.4,483/2 = 21,989 (kN)
+, Trọng lượng của 3/16 thiết bị bên trọng và trọng tải:
Ttr = (25+1 ) . 3/16 . 9,81 = 47,823 (kN)
_ Tải trọng tập trung:
+, Trọng lượng của một nửa thành đầu:
Tđ = 9,81. 0,42/2 = 2,06 (kN).
+ Lực từ các xà ngang truyền tới. Các lực này được lấy từ bài toán kiểm nghiệm độ bền bệ toa xe lựa chọn sau khi đã tính được lực cắt tại các điểm đầu của các thanh ngang trên bệ xe tác dụng lên xà dọc cạnh.
II.2. Xác định các đặc trưng hình học của kết cấu thùng xe:
1. Dải dưới:
F = 33,78 cm2
Jx = 39582,17 cm4
Jy = 279,374 cm4
Z = 62,65 cm
2.Dải trên:
F = 23,21 cm2
Jx = 42 194,19 cm4
Jy = 164,47 cm4
Z= 61,4 cm
3. Cột đứnglà thép dập [90×35×5 có các thông số sau:
F = 15,46 cm2
Jx = 171,31 cm4
Z = 4,5 cm
4. Cột cửa là thép hình Z90x90x90x4
F = 35,26 cm2
Jx = 438 cm4
Z = 4,5 cm
II.3. Sử dụng phần mền SAP 2000- Phướng pháp phần tử hữu hạn giải bài toán kết cấu thành toa xe ướp lạnh.
* Bước 1: Chuyển từ sơ đồ kết cấu sang sơ đồ tính.
+ Yêu cầu tìm ứng suất và kiểm tra độ bền của thành xe khi chịu tải trọng.
+ Dạng kết cấu của bài toán:
+ Các tải trọng tác dụng lên kết cấu:
Tải trọng phân bố rải đều lên thanh dây trên :
(kN/m)
Tải trọng phân bố rải đều lên xà kéo :
(kN/m)
Tải trọng tập trung tại đầu mút của thành bên :
Ttb = 2,06 (kN)
* Bước 2: Rời rạc hoá kết cấu.
- Đánh số điểm nút các phần tử
- Phân chia các phương án tải trọng:
+ Tải trọng qtr = 2,712 kN/m phân bố trên thanh dây trên (ký hiệu trong SAP qtr).
+ Tải trọng qd = 2,545 kN/m phân bố trên thanh dây dưới (ký hiệu trong SAP: qd)
+ Tải trọng Ttb = 2,06 kN tập trung tại điểm mút của thành bên (ký hiệu trong SAP: Ttb).
Tất cả các lực đặt lên bệ xe được trình bày trên các hình vẽ trong đó :
Biểu đồ phản lực từ xà ngang truyền lên thành xe
Biểu đồ lực tập trung tại thành đầu
Biểu đồ lực rải đều lên thanh dây trên và thanh dây dưới
Biểu đồ tổng hợp
* Bước 3: Giải bài toán
_ Thực hiện giải bải toán.
_ Kiểm tra độ chính xác của các kết quả.
_ Hiệu chỉnh dữ liệu ban đầu nếu cần thiết.
* Bước 4: Biểu diễn kết quả :
Biểu đồ mô men M3 tổng hợp
Biểu đồ lực cắt V2 tổng hợp
Biểu đồ lực dọc p1 tổng hợp
II.4. Kiểm tra tại tất cả các mặt cắt nguy hiểm của thành bên:
II.4.1. Kiểm tra dải dưới:
_ Tại xà gối (vị trí có lực cắt lớn nhất):
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
M3 = - 44,65 KN.m = - 446 500 KG.cm
P = 0
V2 = - 40,41 KN = -4 041 KG
Mặt khác dải dưới có các thông số sau :
F = 33,78 cm2
Jx = 39582,17 cm4
Jy = 279,37 cm4
Z = 62,6 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
_ Tại giữa xe có M3 và P lớn nhất :
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
M3 = 20,02 KN.m = 200 200 KG.cm
P = 67,67 KN = 6 767 KG
V2 = -7,73 KN = -773 KG
Mặt khác dải dưới có các thông số sau :
. F = 33,78 cm2
Jx = 39582,17 cm4
Jy = 279,37 cm4
Z = 62,6 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
II.4.2. Kiểm tra dải trên:
_ Tại xà gối (vị trí có mô men và lực cắt đều lớn):
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
M3 = -29,83 KN.m = -298 300 KG.cm
P = -11,5 KN = -1 150 KG
V2 = -14,2 KN = -1 420 KG
Mặt khác dải trên có các thông số sau :
F = 23,21 cm2
Jx = 42194,19 cm4
Jy = 164,47 cm4
Z = 61,4 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
_Tại giữa xe (vị trí có mô men và lực dọc lớn nhất):
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
M3 = 23,28 KN.m = 232 800 KG.cm
P = -67,67 KN = -6 767 KG
V2 = 0
Mặt khác dải trên có các thông số sau :
F = 23,21 cm2
Jx = 42194,19 cm4
Jy = 164,47 cm4
Z = 61,4 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
II.4.3. Kiểm tra các cột đứng, cột cửa:
_ Cột đứng có mô men và lực cắt lớn nhất:
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
M3 = - 6,192 KN.m = -61 920 KG.cm
P = - 1,5 KN = -150 KG
V2 = 7,04 KN = 704 KG
Mặt khác cột đứng có các thông số sau :
. F = 10,98 cm2
Jx = 137,26 cm4
Z = 4,5 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
_ Cột cửa có mô men và lực cắt lớn nhất:
Từ các biểu đồ nội lực ta có :
M3 = -3,02KN.m = -30 200 KG.cm
P = -3,14KN = -314 KG
V2 = 3,77KN = 377 KG
Mặt khác cột đứng có các thông số sau :
. F = 35,26 cm2
Jx = 438 cm4
Z = 4,5 cm
Từ đó ta tính được :
Vậy
Bảng tính toán các giá trị của thành toa xe lạnh
Các vị trí
Muốn(KN.m)
P (KN)
V2 (KN)
∑σ (KG/cm2)
Tại xà gối
( dải dưới)
-44,65
0
-40,41
735,9
Tại vị trí giữa xe
(dải dưới)
20,02
67,67
-7,73
319,07
Tại xà gối
( dải trên)
-29,83
-11,5
-14,2
-503,19
Tại vị trí giữa xe
(dải trên)
23,28
-67,67
0
629,21
Cột đứng
-6,192
-1,5
7,04
1234,24
Cột cửa
-3,02
-3,14
3,77
319,7
Như vậy thành bên sau khi đã kiểm nghiệm hoàn toàn đủ độ bền .
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguyễn Đức Lợi. Hướng dẫn thiết kế hệ thông lạnh. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2005.
Khuất Tất Nhưỡng. Sổ tay kỹ thuật toa xe sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí. Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, Hà Nội 1998.
Vũ Duy Trường. Cơ sở kỹ thuật nhiệt. Trường ĐH Giao Thông Vận Tải, Hà Nội 2000.
Nguyễn Phú Chinh. Toa xe ướp lạnh. Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Dương Hồng Thái, Lê Văn Doanh-Lê Văn Học. Kết cấu và tính toán toa xe. Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, Hà Nội 1997.
Nguyễn Viết Trung, Vũ Văn Toản. Hướng dẫn sử dụng SAP 2000 tính toán kết cấu, Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, Hà Nội 2000.