Đồ án Máy tàu - Đoàn Văn Thọ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG: 1.1.1. Loại tàu, công dụng Tàu hàng 14500 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang, một boong chính, một boong dâng lái và một boong dâng mũi. Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 2 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt. Tàu được thiết kế để chở hàng hạt, hàng tổng hơp, thép cuộn, 1.1.2. Vùng hoạt động, cấp thiết kế Tàu hàng 14500 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2003 (TCVN 6259 : 2003), do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành. Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo TCVN 6259 : 2003. 1.1.3. Các quy ước, công ước quốc tế áp dụng: Tàu sẽ được đóng tuân theo các qui định sau: TCVN 6259 : 2003 – Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép, 2003 (1) Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển, 1974 (SOLAS, 74); (2) Công ước quốc tế về mạn khô tàu biển, 1966 (LOAD LINES, 66); (3) Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tàu gây ra, 73/78 (MARPOL, 73/78); (4) Qui tắc quốc tế tránh và trên biển, 1972 (COLREG, 72); (5) Công ước đo dung tích tàu biển, 1969 (TONNAGE, 69); (6) Nghị quyết của Tổ chức lao động quốc tế (ILO). 1.1.4. Các thông số chính của tàu – Chiều dài lớn nhất Lmax = 160 (m) – Chiều dài giữa hai trụ L = 150 (m) – Chiều rộng thiết kế B = 24,4 (m) – Chiều cao mạn D = 9,92 (m) – Chiều chìm toàn tải d = 7,50 (m) – Trọng tải d = 14500 (tấn) – Tốc độ tàu v = 13,5 (knots) 1.2. TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC: 1.2.1. Bố trí buồng máy Buồng máy bố trí từ sườn 04 (Sn04) đến sườn 27 (Sn27). Lên xuống buồng máy bằng 04 cầu thang chính (02 cầu thang tại sàn đáy, 02 cầu thang tại sàn lửng buồng máy) và 01 cầu thang sự cố. Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống đường ống. Hệ động lực sử dụng 01 hệ trục truyền động cho chong chóng định bước. Máy chính khi được lắp lên bệ máy thông qua căn chockfast, căn mềm và các bulông bệ máy, đặc biệt là có các chân đỡ bệ máy do nhà sản xuất cung cấp. Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ trong buồng máy. Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc từ xa trên buồng lái. Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boong chính như bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thông gió... Buồng máy có các kích thước chính: – Chiều dài: 18,40 (m) – Chiều rộng trung bình: 17,60 (m) – Chiều cao trung bình: 13,00 (m) Việc thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp dựa trên cơ sở tài liệu của nhà sản xuất là chủ yểu và các quy trình lắp ráp đã và đang đuợc áp dụng hiện nay. Quá trình lắp ráp được tiến hành bởi nhà máy. Công tác kiểm tra, giám sát được thực hiện bởi các đăng kiểm viên và đại diện nhà máy. 1.2.2. Máy chính Máy chính có ký hiệu 6S35MC (MK-7) do hãng MAN B&W sản xuất, là động cơ diesel 2 kỳ, 6 xilanh, đầu chữ thập, xếp hàng thẳng đứng, khởi động bằng không khí nén. Động cơ được làm mát bằng nước ngọt và không khí. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức bằng dầu bôi trơn tuần hoàn cácte khô, khởi động bằng không khí nén. Thông số cơ bản của máy chính: – Số lượng 01 – Kiểu máy 6S35MC (MK-7) – Hãng sản xuất : MAN B & W – Công suất định mức, [H] 4455 /6060 (kW/hp) – Vòng quay định mức, [N] 173 (rpm) – Số kỳ, [t] 02 – Số xi-lanh, [Z] 06 – Đường kính xi-lanh, [D] 350 (mm) – Hành trình piston, [S] 1400 (mm) - Suất tiêu hao nhiên liệu quy định: 178 (g/KWh) - Chiều dài toàn bộ máy chính: 7080 (mm) - Chiều rộng toàn bộ máy chính: 3746 (mm) - Trọng lượng máy: 96 (tấn) 1.2.3. Tổ máy phát điện 1.2.3.1. Diesel lai máy phát Diesel lai máy phát có ký hiệu MAN_6L16/24 do hãng Man B&W (Đức) sản xuất, là động cơ 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp bằng tuabin khí thải, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén cao áp. – Số lượng imp = 03 (cái) – Công suất định mức Ne = 540 (kw) – Vòng quay định mức n = 1000 (rpm) – Số xy-lanh Z = 6 (cái) – Loại nhiên liệu sử dụng HFO độ nhớt 380 cSt 1.2.3.2. Máy phát điện – Số lượng ipđ = 03 (cái) – Hãng (Nước) sản xuất MARELI ITALIA – Kiểu loại M8B200SB 3 pha – Công suất máy phát P = 50 (kVA) – Vòng quay máy phát n = 1800 (rpm) – Điện áp U = 400 (V) – Tần số f = 50 (Hz) Ba máy phát điện hoạt động dựa theo điều kiện sử dụng năng lượng (thể hiện trong bảng 1.2) Bảng 1.2. Số máy đèn sử dụng trong các điều kiện làm việc Điều kiện sử dụng Số máy làm việc Tàu hoạt động bình thường trên biển 1 máy làm việc Phục vụ công tác rửa két 2 máy làm việc Tháo dỡ toàn bộ hàng 3 máy làm việc Tàu cập cảng 1 máy làm việc 1.2.3.3. Diesel lai máy phát dự phòng – Số lượng i = 01 (chiếc ) – Công suất định mức Ne = 540 (kw) – Vòng quay định mức n = 1500 (rpm) – Số kỳ t = 4 (kỳ) – Số xy-lanh Z = 6 (Chiếc) – Loại nhiên liệu sử dụng HFO độ nhớt 380 cSt 1.2.3.4. Máy phát điện dự phòng – Công suất máy phát P = 50 (kVA) – Vòng quay máy phát n = 1800 (rpm) – Điện áp U = 400 (V) – Tần số f = 50 (Hz) CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NHU CẦU THỰC PHẨM 2.1. YÊU CẦU LƯỢNG LƯƠNG THỰC THỰC PHẨM 2.1.1. Thời gian để bảo quản lương thực thực phẩm: - Tầm hoạt động của tàu khoảng 12500 hl và tốc độ trung bình là 13,5 hl/h - Vậy thời gian hành trình của tàu: tht = 12500/13.5 = 926h ≈ 39 ngày - Thời gian đỗ bến: tđb = 2 ¸ 4 ngày Þ chọn: tđb = 3 ngày - Thời gian phát sinh do thời tiết và sự cố: tPS = (5¸10) ngày. => Vậy tổng thời gian để bảo quản lương thực thực phẩm là: 50 ngày 2.1.2. Lượng thực phẩm cần bảo quản: Lượng thực phẩm cần bảo quản xác định theo công thức: M = K . n . m . t Trong đó: K - hệ số dự trữ để tính tới phát sinh thực tế; K = 1,2 ¸ 2. n - hố lượng thuyền viên; n = 25. m - nhu cầu lương thực thực phẩm của một thuyền viên trong một ngày đêm. t - thời gian của một hành trình (ngày). Lập bảng sau: Bảng: 2.1. Xác định lượng thực phẩm cần bảo quản Tên thực phẩm n (người) K ( hệ số) m (kg/người.ngày) t (ngày) M (kg) Thịt 25 1.6 0,25 50 500 Cá 25 1.4 0,2 50 350 Trứng 25 1.6 0,1 50 200 Rau xanh 25 1.6 0,3 50 600 Hoa quả 25 1.6 0,2 50 500 Mỡ 25 1.6 0,125 50 250 Nước giải khát 25 2 0.3 50 750 Gạo 25 1.2 1,0 50 1500 2.2. CHỌN CHẾ ĐỘ BẢO QUẢN + Chế độ bảo quản sản phẩm là vấn đề phức tạp và đã được nghiên cứu rất nhiều, nó luôn thay đổi theo điều kiện, tính chất sản phẩm, phương pháp làm lạnh và bảo quản. Việc chọn đúng đắn chế độ bảo quản như nhiệt độ, độ ẩm, thông gió hoặc không, tốc độ gió trong buồng, số lần thay đổi không khí sẽ làm tăng đáng kể thời gian bảo quản sản phẩm. + Chọn chế độ bảo quản của một số loại thực phẩm theo bảng 1.2; 1.3; 1.4 (Sách Hướng Dẫn Thiết Kế Hệ Thống Lạnh) ta có các bảng 2.2; 2.3; 2.4 sau: Bảng 2.2. Chế độ bảo quản rau tươi. Tên thực phẩm Giới hạn nhiệt độ ( 0C) độ ẩm tương đối (%) Chế độ thông gió Thời gian bảo quản Bưởi 0 ¸ 5 85 Mở 1 ¸ 2 tháng Cam 0,5 ¸ 2,5 85 Mở 1 ¸ 2 tháng Chanh 1 ¸ 2 85 Mở 1 ¸ 2 tháng Chuối chín 14 ¸ 16 85 Mở 5 ¸ 10 ngày Chuối xanh 1,15 ¸ 13,15 85 Mở 3 ¸10 tuần Dứa chín 4 ¸ 7 85 Mở 3 ¸4 tuần Dứa xanh 10 85 Mở 4 ¸6 tháng Đào 0 ¸ 1 85 ¸ 90 Mở 4 ¸6 tháng Táo 0 ¸ 3 90 ¸ 95 Mở 3 ¸ 10 tháng Cà chua chín 0 ¸ 2 85 ¸ 90 Mở 1 ¸ 6 tuần Cà chua xanh 5 ¸ 15 85 ¸ 90 Mở 1 ¸ 4 tuần Cà rốt 0 ¸ 1 -18 90 ¸ 95 90 Mở Đóng 1 ¸ 3 tháng 12 ¸18 tháng Dưa chuột -18 -29 90 90 Đóng Đóng 5 tháng 1 năm Đậu tươi 2 90 Mở 3 ¸ 4 tuần Hành 0 ¸ 4 75 Khoai tây 3 ¸ 10 85 ¸ 90 Nấm tươi 0 ¸ 2 Mở 1 ¸ 2 tuần 1 ¸ 2 tuần Tên thực phẩm Giới hạn nhiệt độ ( 0C) độ ẩm tương đối (%) Chế độ thông gió Thời gian bảo quản Cải bắp, súp lơ -2 ¸ 0 -18 Mở 6 ¸9 tháng 0,5 ¸ 3 tháng 10 ¸ 12 tháng Su hào -18 85 ¸ 95 Mở 2 ¸ 7 tuần Dừa -1 ¸ 0,5 85 Mở 1 ¸ 2 tháng Xoài 0 85 ¸ 90 Mở 1 ¸ 3 tuần Hoa nói chung 13 85 ¸ 95 Mở 1 ¸ 2 tuần Cúc 1 ¸ 3 80 Mở 2 tuần Huệ 1,6 80 Mở 1 tháng Phong lan 2 ¸ 4,5 80 Mở 1 tuần Hoa hồng 4,5 80 Mở 1 tuần Bảng 2.3. Chế độ bảo quản hộp rau quả. Tên thực phẩm Bao bì Nhiệt độ (0C) Độ ẩm không khí (%) Thời gian bảo quản (tháng) Compot quả Hộp sát tây đóng hòm 0 ¸ 5 65 ¸ 75 8 Đồ hộp rau Hộp sát tây đóng hòm 0 ¸ 5 65 ¸ 75 8 Nước rau và nước quả - Tiệt trùng - Thanh trùng Chai đóng hòm 0 ¸ 10 0 ¸ 10 65 ¸ 75 65 ¸ 75 7 4 Rau ngâm muối, quả ngâm muối Thùng gỗ lớn 0 ¸ 1 90 ¸ 95 10 Nấm ướp muối ngâm dấm Thùng gỗ lớn 0 ¸ 1 90 ¸ 95 8 Quả sấy, nấm sấy Hòm, gói 0 ¸ 6 65 ¸ 75 12 Rau sấy Hòm, thùng trồng -0 ¸ 6 65 ¸ 75 10 Lạc cả vỏ Gói -1 75 ¸ 85 10 Lạc nhân Gói -1 75 ¸ 85 5 Mứt rim - thanh trùng trong hộp kín - thanh trùng Hộp sắt tây đóng hòm Thùng gỗ lớn 2 ¸ 20 10 ¸ 15 80 ¸ 85 80 ¸ 85 3 ¸ 5 3 Mứt dẻo - thanh trùng trong hộp kín - không thanh trùng Hộp sắt tây đóng hòm Thùng gỗ lớn 0 ¸ 20 10 ¸ 15 80 ¸ 85 80 ¸ 85 3 ¸ 5 3 Mứt ngọt Thùng gỗ lớn 0 ¸ 2 80 ¸ 85 2 ¸ 6 Bảng 2.4. Chế độ bảo quản sản phẩm động vật. Tên thực phẩm Giới hạn nhiệt độ (0C) Độ ẩm tương đối (%) Chế độ thông gió Thời gian bảo quản Thịt lợn tươi ướp đông -23 ¸ -18 80 ¸ 85 Đóng 12 ¸ 18 tháng Thịt đóng hộp kín 0 ¸ 2 75 ¸ 80 Đóng 12 ¸ 18 tháng Cá tươi ướp đá từ 50 ¸ 100% lượng cá -1 100 Đóng 6 ¸ 12 tháng Cá khô ( W = 14 ¸ 17% ) 2 ¸ 4 50 Đóng 6 ¸ 12 tháng Cá thu muối, sấy 2 ¸ 4 75 ¸ 80 Mở 12 tháng Lươn sống 2 ¸ 3 85 ¸ 100 Mở Vài tháng Sò huyết -1 ¸ 11 85 ¸ 100 Mở 12 tháng Ốc sống 2 ¸ 3 85 ¸ 100 Mở 15 ¸ 30 ngày Tôm sống 2 ¸ 3 85 ¸ 100 Mở Vài ngày Tôm nấu chín 2 ¸ 3 Mở Vài ngày Bơ muối ngắn ngày 12 ¸ 15 75 ¸ 80 Mở 38 tuần Tên thực phẩm Giới hạn nhiệt độ (0C) Độ ẩm tương đối (%) Chế độ thông gió Thời gian bảo quản Bơ muối lâu ngày -1 ¸ 4 75 ¸ 80 Mở 12 tuần Bơ muối lâu ngày -20 ¸ -18 75 ¸ 80 Mở 36 tuần Pho mát cứng 1,5 ¸ 4 70 Mở 4 ¸ 12 tháng Pho mát nhão 7 ¸ 15 80 ¸ 85 Mở Vài ngày Sữa bột đóng hộp 5 75 ¸ 80 Đóng 3 ¸ 6 tháng Sữa đặc có đường 0 ¸ 10 75 ¸ 80 Đóng 6 tháng Sữa tươi 0 ¸ 2 75 ¸ 80 Đóng 2 ngày Bảng 2.5. Chế độ bảo quản hàng đông lạnh trên tàu thuỷ Tên thực phẩm Tiêu chuẩn chất hàng Giới hạn nhiệt độ (0C) Độ ẩm tương đối (j,%) Hệ số tuần hoàn không khí (l/h) Hệ số thông gió (n,1/ 24h) Thịt làm lạnh 3,3 ¸ 3,7 -3 ¸1 70 ¸ 90 8 ¸ 10 2 ¸4 Thịt làm đông 2,3 ¸ 2, 7 -19 ¸ -18 70 ¸ 95 4 ¸ 6 1 ¸ 2 Cá làm đông - ép trong hộp - đựng trong giỏ 1,8 ¸ 2,2 3,0 ¸ 3,5 -25 ¸ -18 -25 ¸ -18 70 ¸ 100 70 ¸ 100 4 ¸ 6 4 ¸ 6 1 ¸ 2 1 ¸ 2 Cá hộp 1,8 ¸ 2,0 1 ¸ 5 70 ¸ 95 Trứng (trong hộp) 3,0 ¸ 3,5 -1 ¸ 1 70 ¸ 80 6 ¸ 8 2 ¸4 Bơ 2,0 ¸ 2,4 -18 ¸ -12 85 ¸ 90 2 ¸ 4 1 ¸ 2 Thịt xông khói, dăm bông 2,2 ¸ 2,4 -3 ¸ 2 70 ¸ 95 3 ¸ 5 1 ¸ 2 Rau 3,5 ¸ 4,0 0 ¸ 6 70 ¸ 90 10 ¸ 40 2 ¸4 Quả 2,2 ¸ 2,8 1 ¸ 4 70 ¸ 85 30 ¸ 40 2 ¸4 Chuối 5 ¸ 8 11,4 ¸ 11,7 85 ¸ 90 50 ¸ 60 3 ¸ 5 Thực nghiệm cho thấy: Đối với các sản phẩm sống như rau, hoa quả tươi, khi bảo quản lạnh không được đưa nhiệt độ bảo quản lạnh xuống thấp hơn quy định. Khi nhiệt độ quá lạnh có thể làm giảm chất lượng của rau quả hoặc làm hăm chúng dẫn đến không sử dụng được nữa. Các sản phẩm động vật chết có thế bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn quy định. Nhiệt độ càng thấp thời gian bảo quản càng dài mà không làm giảm chất lượng sản phẩm. Theo trang 98 - [1] thì thịt lợn, gia cầm, cá thường được bảo quản đông ở nhiệt độ từ: (-32 ¸ -12)0C. Dựa vào chế độ bảo quản thực phẩm và để kết cấu buồng lạnh được đơn giản, ta ngăn kho thực thẩm thành ba buồng lạnh với chế độ bảo quản như sau: Trong đó; - Kho thịt lạnh: Dùng để chứa thịt, cá có nhiệt độ bảo quản theo bảng 2.1÷2.5 chọn là -180C, chế độ thông gió đóng. - Kho rau lạnh: Dùng để chứa rau, hoa quả, trứng nhiệt độ bảo quản theo bảng 2.1÷2.5 chọn là: 20C, chế độ thông gió mở. - Kho đệm: nhiệt độ là 80C, chế độ thông gió đóng. Bảng 2.6. Thông số chính của các buồng lạnh. STT Buồng bảo quản Nhiệt độ ( 0C ) Độ ẩm (%) Chế độ thông gió I Rau, hoa quả +2 90 Mở II Thịt, cá -18 95 Đóng III Buồng Đệm +8 90 Đóng 2.3. VỊ TRÍ KHO LẠNH THỰC PHẨM. 2.3.1. Vị trí buồng bảo quản: + Theo bố trí bên vỏ ta có kho lạnh được bố trí từ sườn -2 đến sườn 6 + Việc bố trí buồng bảo quản thực phẩm ở vị trí sao cho gọn, việc bố trí đường ống được đơn giản, ổn định nhiệt độ các buồng nhất, gần nhà bếp để tiện cho việc lấy thực phẩm. + Vách mạn phải của kho lạnh tiếp giáp với hành lang đi lại và nhà bếp. + Vách phía mũi tàu tiếp giáp với buồng chứa máy lạnh. + Vách phía lái tàu tiếp giáp với nhà kho. + Sàn kho lạnh một phần tiếp xúc với két nước ngọt dự trữ, phần còn lại tiếp xúc với buồng máy. + Kho lạnh nằm hoàn toàn trên mớn nước. + Chiều cao kho lạnh: h = 2,5 m Vị trí của kho lạnh được biểu diễn trên hình 2.1: Hình 2.1. Sơ đồ bố trí buồng lạnh 2.3.2. Các kích thước của các buồng bảo quản: Diện tích mặt sàn cần thiết thường lớn hơn (20 ¸ 80)% diện tích tính toán do có kể đến sự chiếm chỗ của kết cấu cách nhiệt, lắp đặt thêm thiết bị sản xuất nước đá, dàn bay hơi, lối đi, rãnh không khí, các đường ống bố trí trong kho lạnh ta có công thức : S* = M. Trong đó: M : khối lượng sản phẩm cần bảo quản, (kg). q : định mức chất hàng, (kg/m2sàn). St t : diện tích sàn tính toán, (m2). Sct : diện tích sàn cần thiết, (m2). Bảng 2.7. Xác định diện tích sàn Loại thực phẩm M(kg) q (kg/m2sàn) Stt (m2) Sct = 1,8.Stt (m2) Rau 600 200 3.00 5.4 Hoa qủa 500 250 2.00 3.6 Trứng 200 240 0,83 1.49 Mỡ 250 400 0.63 1.13 Diện tích cần thiết kế của buồng rau 11,62 Thịt 500 300 1,67 3.01 Cá 350 300 1,17 2.11 Diện tích cần thiết kế của buồng thịt cá... 5,12 Chiều dài của kho lạnh dọc theo chiều dài tàu: - Khoảng cách 2 sườn liên tiếp là 0,7 (m) => B = 8.0,7 = 5,6 (m) Từ tính toán ở trên và diện tích còn lại kho lạnh chọn diện tích thực tế các kho lạnh như sau (chưa bọc cách nhiệt): 2.3.2.1. Diện tích sàn kho lạnh. + Buồng I (Buồng rau) = 4,2 × 3,0 = 12,6 () + Buồng II ( Buồng thịt) Phần tiếp xúc két nước ngọt dự trữ: = 1,2× 2,1 = 2,52 () Phần tiếp xúc buồng máy: = (2,6- 1,2) × 2,1 = 2,94 () => =+= 5,46 () + Buồng III (Buồng đệm) Phần tiếp xúc két nước ngọt dự trữ: = 1,2 × 2,1 = 2,52 () Phần tiếp xúc buồng máy: = (2,6- 1,2) × 2,1 = 2,94 () => = + = 5,46 () 2.3.2.2. Diện tích trần kho lạnh. +Buồng I: = 4,2 × 3 = 12,6 () + Buồng II: = = 5,46 () + Buồng III: = = 2,6 × 2,1 = 5,46 () 2.3.2.3. Diện tích vách đứng phía đuôi tàu. = 4,2 × 2,5 = 10,50 () 2.3.2.4. Diện tích vách đứng phía mũi tàu. Phần vách đứng phía mũi tàu của buồng II: = 2,5 × 2,1 = 5,25 () Phần vách đứng phía mũi tàu của buồng III: = 2,5 × 2,1 = 5,25 () => = + = 10,50 () 2.3.2.5. Diện tích vách đứng mạn phải kho lạnh. Phần vách đứng mạn phải của buồng I: = 3,0 × 2,5 = 7,5 () Phần vách đứng mạn phải của buồng III: = 2,6 × 2,5 = 6,5 () => = + = 14,00 () 2.3.2.6. Diện tích vách đứng mạn trái kho lạnh. Phần vách đứng mạn trái buồng I: = 3,0 × 2,5 = 7,5 () Phần vách đứng mạn trái buồng II: = 2,6 × 2,5 = 6,5 () => = += 14,00 () 2.3.2.7. Diện tích vách ngăn kho lạnh. Phần vách ngăn buồng I và buồng II: = 2,1 × 2,5 = 5,25 () Phần vách ngăn buồng I và buồng III: = 2,1 × 2,5 = 5,25 () Phần vách ngăn buồng II và buồng III: = 2,6 × 2,5 = 6,5 () 2.3.2.8. Thể tích buồng lạnh. + Thể tích buồng lạnh khi chưa bọc cách nhiệt. Buồng I: = × h = 12,6 × 2,5 = 31,5 () Buồng II: = × h = 5,46 × 2,5 = 13,65 () Buồng III: = × h = 5,46 × 2,5 = 13,65 () Bảng 2.8. Kích thước các buồng lạnh Diện tích sàn, trần (m2) Diện tích vách đứng phía mũi, phía lái (m2) Diện tích vách đứng mạn trái, mạn phải (m2) Thể tích chưa bọc cách nhiệt (m3) Buồng I 12,6 10,5 7,5 31,5 Buồng II 5,46 5,25 6,5 13,65 Buồng III 5,46 5,25 6,5 13,65 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁNH NHIỆT VÀ XÁC ĐỊNH NHU CẦU LẠNH HỆ CỦA THỐNG 3.1. Kết cấu cách nhiệt tàu thủy 3.1.1. Chọn vật liệu cách nhiệt + Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dòng nhiệt tổn thất từ ngoài môi trường có nhiệt độ cao vào buồng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che. Chất lượng của vách cách nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của vật liệu cách nhiệt theo những yêu cầu dưới đây: - Phải có hệ số dẫn nhiệt nhỏ (l → 0) - Khối lượng riêng nhỏ. - Độ thấm hơi nước nhỏ (μ → 0) - Có độ bền cần thiết cao (độ bền cơ học, bền nhiệt). - Bền ở nhiệt độ thấp và không có phản ứng và không ăn mòn kim loại tiếp xúc với nó. - Giá thành rẻ, tuổi thọ cao. - Không cháy hoặc khó cháy. - Không hấp thụ mùi cũng như không phát sinh mùi khó chịu. - Không độc hại với môi trường và con người. - Không gây nấm mốc và phát sinh vi khuẩn, không hấp dẫn chuột và một số sinh vật khác. - Không độc hại với sản phẩm bảo quản hoặc làm biến chất các sản phẩm đó. + Trên thực tế không có một loại vật liệu nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu đó. Mỗi loại vật liệu cách nhiệt đều có ưu và nhược điểm cụ thể. Tuỳ theo từng trường hợp mà lựa chọn vật liệu cách nhiệt cho phù hợp. Phải lợi dụng được triệt để các ưu diểm và hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm của nó. + Đặc điểm vách cách nhiệt tàu thuỷ là: Không gian chứa vật liệu cách nhiệt được giới hạn bởi vỏ thép có kết cấu phức tạp. Vỏ bao được liên kết với nhau nhờ các thanh gỗ. Vì vậy cần chọn vật liệu có khả năng điền đầy tốt. + Hiện nay, các vật liệu cách nhiệt từ các chất hữu cơ nhân tạo ngày càng được sử dụng rộng rãi. Chúng có tính cách nhiệt tốt, giá thành tương đối rẻ, kích thước, gia công dễ dàng, tính lắp ghép cao. Các nguyên liệu chủ yếu chế tạo bọt xốp cách nhiệt là: Polystyrol, Polyurethan, nhựa Polyvinyclorit, nhựa phênôl và nhựa urê phomađêhit. + Trong đó hai loại bọt xốp cách nhiệt quan trọng nhất là Polystyrol, Polyurethan: - Polystyrol có độ bền nén tương đối lớn từ 0,1 đến 0,2 N/mm2. Nhiệt độ sử dụng không vượt quá 80C. Thường bọt polystirol dễ cháy nhưng cũng có loại không cháy do được pha trộn các phụ gia chông cháy. + Hệ số dẫn nhiệt li = 0,037 (W/m.K) + Khối lượng riêng r = 25 ¸ 40 (kg/m3) - Riêng bọt xốp Polyurethan có ưu điểm rất lớn là có thể tạo bọt xốp mà không cần gia nhiệt, không cần áp suất. Các lỗ rỗng, các không gian giới hạn bởi các tấm cách ẩm, các không gian giới hạn giữa hai vỏ, dễ dàng được Polyurethan điền đầy nhờ phương pháp phun. Với Polyurethan người ta áp dụng cách nhiệt rất kinh tế với hiệu quả cách nhiệt cao trong các buồng lạnh lắp ghép với các tấm đơn vị cách nhiệt tiêu chuẩn. Ngay cả trong cách nhiệt các đường ống, các thiết bị và các bình, Polyurethan cũng tỏ ra ưu điểm hơn các loại bọt xốp khác. + Hệ số dẫn nhiệt : li = 0,023 ¸ 0,03 (W/m.K) chọn : li = 0,027 (W/m.K) + Khối lượng riêng nhỏ : r = 30 ¸ 50 (kg/m3) + Hệ số trở ẩm nhỏ : m = 30 ¸ 60 (g/m.h.MPa) + Độ bền nén : sbn = 15 ¸ 30 (N/cm2) + Nhiệt độ ứng dụng lớn nhất : tmax = 1200C + Vật liệu khó cháy + Không ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm cần bảo quản. => Dựa vào các yêu cầu và phân tích ở trên ta chọn vật liệu cách nhiệt là Polyurethan 3.1.2. Xác định chiều dày cách nhiệt. + Chiều dày lớp cách nhiệt được xác định theo hai yêu cầu cơ bản: 1) Vách ngoài kết cấu bao che không được phép đọng sương nghĩa là độ dày lớp cách nhiệt phải đủ lớn để nhiệt độ bề mặt vách ngoài lớn hơn nhiệt độ đọng sương t 2) Chọn chiều dày cách nhiệt sao cho giá thành một đơn vị lạnh là rẻ nhất (1000 kcal/h) và không biến dạng khi tàu hoạt động trong điều kiện khắc nhiệt nhất. Để chọn được chiều dày cách nhiệt tối ưu ta dựa vào các phương án thiết kế khác nhau, và vị trí cụ thể của từng buồng bảo quản cũng như kết cấu của từng vị trí. Do đó chiều dày của kết cấu cách nhiệt ở mỗi vị trí khác nhau sẽ khác nhau. Vì không có