Проект фруктохранилища вместимостью 1800 тонн с рассольной системой охлаждения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ФГОУ СПО Мелеузовский механико-технологический техникум

Курсовая работа

по предмету: Холодильные машины и установки

на тему: Проект фруктохранилища вместимостью 1800 тонн с рассольной системой охлаждения

Выполнил:

Хабибуллин Р.И.

Мелеуз 2015



Содержание

Введение

1. Выбор расчетных параметров

2. Расчет площади холодильника

2.1 Расчет вместимости холодильника

2.2 Площадь вспомогательных помещений

3. Расчет теплоизоляции

4. Тепловой расчет холодильника

5. Выбор системы охлаждения

6. Расчет и подбор компрессора

7. Расчет и подбор теплообменных аппаратов

7.1 Расчет и подбор конденсаторов

7.2 Расчет и подбор испарителей

7.3 Расчет камерного оборудования

8. Расчет и подбор вспомогательного оборудования

8.1 Расчет и подбор ресиверов

8.2 Расчет и подбор трубопроводов

8.3 Маслособиратели

8.4 Отделители жидкости

8.5 Промежуточные сосуды

9. Охрана труда и окружающей среды

9.1 Охрана труда

9.2 Охрана окружающей среды

Заключение

Список литературы



Введение

Назначение холодильной машины -- понизить температуру охлаждаемого объекта так, чтобы она была ниже температуры окружающей среды

Холодильные машины применяются в основном в области умеренного холода. Для сохранения качества скоропортящихся пищевых продуктов необходимо непрерывное воздействие на них холода. Это возможно при создании непрерывной холодильной цепи. Под непрерывной холодильной цепью понимают совокупность технических средств и технологических процессов, обеспечивающих качество и первоначальную массу при заготовке, производстве, холодильной обработке, хранении, транспортировке, реализации и потреблении пищевых продуктов. Все звенья НХЦ взаимосвязаны, поэтому нарушение оптимальных условий их функционирования приводит к снижению качества, значительной потере массы и даже порче пищевых продуктов.

Отдельными звеньями НХЦ являются: охлаждаемые сооружения различного назначения; холодильное оборудование производственных баз, складов, предприятий торговли и общественного питания; бытовые холодильники. Связующим звеном является холодильный транспорт. При отсутствии или сбое в его работе нарушается непрерывность воздействия холода, что влечет снижение качества пищевых продуктов.

На предприятиях торговли и общественного питания, широко применяют различные виды торгового холодильного оборудования для кратковременного хранения, демонстрации и продажи скоропортящихся пищевых продуктов, а именно: холодильные камеры, шкафы, прилавки, витрины, прилавки-витрины; технологическое холодильное оборудование для приготовления холодных блюд и закусок, салатов; специализированное холодильное оборудование для охлаждения напитков, приготовления пищевого льда, мягкого мороженого и пр.

Развитие торговли и общественного питания в современных рыночных условиях неразрывно связано с техническим прогрессом. Основным направлением научно-технического прогресса является совершенствование холодильного оборудования, заключающееся в коренной модернизации выпускаемых моделей, разработке нового ассортимента холодильного оборудования с использованием прогрессивных технических решений, таких как: унификация узлов и деталей; изготовление и использование ограждающих конструкций в виде панелей с заливочной пенополиуретановой теплоизоляцией; способ охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха в охлаждаемом объеме; использование высокооборотных холодильных агрегатов с герметичными и ротационными компрессорами, моноблочных холодильных машин с размещением их на потолочных панелях.



1. Выбор расчетных параметров

Данные проекта:

Вместимость: 1800 тонн

Продукты хранения: Арбузы и дыни

Город: Иркутск

Температура летняя: 29^?С

Температура среднегодовая: -1,1^?С

Влажность воздуха: 58%

Географическая широта: 52^?

По i-d диаграмме находим температуру воздуха по мокрому термометру. По летней температуре и данной влажности воздуха находим точку А. Из точки А по линии, параллельной i=const, находим точку пересечения с линией ?=100%. Температура, пересекающая эту точку, и является температурой воздуха по мокрому термометру.

Что составило:

t_м.т.=23^?С

Температура воды, входящей в конденсатор, t_w1, ^?С, определяется по формуле:

t_w1= t_м.т.+(2… 3)

t_w1=23+2=25(1.1)

Температура воды, выходящей из конденсатора, t_w2, ^?С, определяется по формуле:

t_w2= t_w1+(4… 5) (1.2)



t_w2=25+5=30

Температура конденсации, t_кд, ^?С, определяется по формуле:

t_кд=( t_w1+ t_w2)/2+4

t_кд=(25+30)/2+4=31,5 (1.3)

Принимаем:

t_в=4^?С Таблица №1 [1]

Температура кипения, t₀, ^?С, определяется по формуле:

t₀= t_в-15

t₀=4-15= -11 (1.4)

Температура всасывания, t_вс, ^?С, определяется по формуле:

t_вс= t₀+10

t_вс=-11+10= -1 (1.5)

С помощью i-d диаграммы заполняем следующую таблицу:

Таблица 1.1 - Рабочие параметры

Энтальпия, кДж/кг	Удель-ный объем, м3/кг	Давление, кПа
i1	i1'	i2	i4	х1'	р0	pк
1660	1695	1900	565	0,44	279	1201



2. Расчет площади холодильника

2.1 Расчет вместимости холодильника

Площадь камер хранения продукта Vгр, м³, определяется по формуле:

Vгр=В/g_х, (2.1)

где В - вместимость холодильника, т;

g_х - норма загрузки 1 м³ объема, т/м³.

Принимаем:

g_х=0,4 т/м³ Таблица №4 [1]

Vгр=1800/0,4=4500

Строительная площадь камер, F_стр, м², определяется по формуле:

F_стр=F_гр/в_F, (2.2)

где F_гр - грузовая площадь камеры, занимаемая штабелями, м²;

в_F - коэффициент использования площади камеры.

Принимаем:

в_F=0,8 [1]

Грузовая площадь камеры, занимаемая штабелями, F_гр, м², определяется по формуле:

F_гр= Vгр/h_гр, (2.3)

где h_гр - грузовая высота, под которой понимают высоту штабеля, м.



Принимаем высоту потолка равной 6 метров. С учетом высоты потолка холодильной камеры принимаем:

h_гр=5,4 м.

F_гр=4500/5,4=833,33

F_стр=833,33/0,8=1041,66.

Строительный прямоугольник составлен из сетки колонн размерами 6x12=72 м², тогда

Количество строительных прямоугольников, n, определяется по формуле:

n= F_стр/72 (2.4)

n=1041,66/72=14,4675

Принимаем: n=14.

План холодильника

	Север
Запад	Камера №1	Коридор	Камера №2	Восток
Юг

2.2 Площадь вспомогательных помещений

Площадь вспомогательных помещений, F_всп, м², определяется по формуле:

F_всп=(0,2… 0,4)УF_стр



F_всп=0,15·1041,66=156,25

Количество строительных прямоугольников:

n=156,25/72=2,17

Принимаем: n=2.



3. Расчет толщины теплоизоляционного слоя

Толщина теплоизоляционного слоя ограждения, д_из, м, определяется по формуле:

д_из=л_из[1/k-(1/б_н+Уд_i/л_i+1/б_в)], (3.1)

где k - нормативный коэффициент теплопередачи изоляционной конструкции, Вт/(м²·К);

б_н - коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной поверхности ограждения, Вт/(м²·К);

б_в - коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху камеры, Вт/(м²·К);

д_i - толщина отдельных слоев ограждений (кроме теплоизоляции), м;

л - коэффициент теплопроводности изоляционного и строительного материалов, Вт/(м·К). холодильная установка охлаждение нагрузка

Принимаем (материал):

а). строительный - кладка кирпичная;

б). гидроизоляционный - битум нефтяной;

в). теплоизоляционный - ПСБ-С полистирольный пенопласт (для стен);

гравий керамзитовый (для покрытий и пола).

1). Расчет толщины теплоизоляционного слоя для наружных стен:

Принимаем:

· 1/ б_н=0,043 Вт/(м²·К) Таблица №9 [1]

· 1/б_в=0,125 Вт/(м²·К) Таблица №9 [1]

· л_из=0,05 Вт/(м·К) Таблица №7 [1]

· д₁=д₂=д₃=0,02 м, д₄=0,003 м, д₅=0,38 м

· л₁=л₂=л₃=0,93 Вт/(м²·К)

· л₄=0,17 Вт/(м²·К)

· л₅=0,81 Вт/(м²·К)

· k=0,48 Вт/(м²·К) Таблица №6 [1]

д_из==0,068

Принимаем толщину ПСБ-С 50+25=75 мм.

2). Расчет толщины теплоизоляционного слоя для внутренних стен:

Принимаем:

· 1/ б_н=0,125 Вт/(м²·К) Таблица №9 [1]

· 1/б_в=0,125 Вт/(м²·К) Таблица №9 [1]

· л_из=0,05 Вт/(м·К) Таблица №7 [1]

· д₁=0,02 м, д₂=0,004 м, д₃=0,14 м

· л₁=0,98 Вт/(м²·К)

· л₂=0,3 Вт/(м²·К)

· л₃=0,23 Вт/(м²·К)

· k=0,46 Вт/(м²·К) Таблица №8 [1]

д_из==0,064

Принимаем толщину ПСБ-С 50+25=75 мм.

3). Расчет толщины теплоизоляционного слоя для покрытия:

Принимаем:

· 1/ б_н=0,043 Вт/(м²·К) Таблица №9 [1]

· 1/б_в=0,111 Вт/(м²·К) Таблица №9 [1]

· л_из=0,15 Вт/(м·К) Таблица №7 [1]

· д₁=0,012 м, д₂=0,04 м, д₃=0,1 м, д₄=0,2 м

· л₁=0,18 Вт/(м²·К)

· л₂=1,6 Вт/(м²·К)

· л₃=0,05 Вт/(м²·К)

· л₄=2,04 Вт/(м²·К)

· k=0,39 Вт/(м²·К) Таблица №6 [1]

д_из==0,0324

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 32 мм.

4). Расчет толщины теплоизоляционного слоя для пола:

Принимаем:

· 1/б_в=0,111 Вт/(м²·К) Таблица №9 [1]

· л_из=0,15 Вт/(м·К) Таблица №7 [1]

· д₁=0,04 м, д₂=0,1 м

· л₁= л₂=1,6 Вт/(м²·К)

· k=0,36 Вт/(м²·К) [1]

д_из==0,0387

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 390 мм.



4. Тепловой расчет холодильника

Теплоприток через наружные ограждения, Q₁, Вт, определяется по формуле:

Q₁= Q_1т+ Q_1с, (4.1)

где Q_1т - теплоприток через ограждения камеры из-за разности температур у ограждения, Вт;

Q_1с - теплоприток через ограждения камеры из-за действия солнечной радиации, Вт.

Теплоприток через ограждения камеры из-за разности температур у ограждения, Q_1т, Вт, определяется по формуле:

Q_1т=kF(t_н-t_в), (4.2)

где k - нормативный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²·К);

F - площадь ограждения, м²;

t_н - температура воздуха с наружной стороны ограждения, ^?С;

t_в - температура воздуха в камере, ^?С.

Теплоприток через ограждения камеры из-за действия солнечной радиации, Q_1с, Вт, определяется по формуле:

Q_1с=kFДt_c, (4.3)

где Дt_c - дополнительная разность температур, возникающая из-за действия солнечной радиации, ^?С.



Расчет Q₁ для камеры №1:

а). Q_1т(СН-С)=0,48·108·25=1296

б). Q_1с(СН-С)=0,48·108·0=0

в). Q₁(СН-С)=1296+0=1296

Расчет Q₁ для камеры №2:

а). Q_1т(СН-С)=0,48·108·25=1296

б). Q_1с(СН-С)=0,48·108·0=0

в). Q₁(СН-С)=1296+0=1296

Таблица 4.1 - Теплопритоки через наружные ограждения

Ограждение	tв0C	tн 0C	L,м	B,м	H,м	F м2	?t0C	K Вт/(м2*К).	?tc0C	Q1тВт	Q1сВт	Q1Вт
Камера №1
Стена наружная северная	4	29	-	18	6	108	25	0,48	0	1296	0	1296
Стена наружная западная	4	29	24	-	6	144	25	0,48	13,2	1728	912,4	2640,4
Стена наружная южная	4	29	-	18	6	108	25	0,48	9,1	1296	471,7	1767,7
Стена внутрен-няя-восточная	4	10	24	-	6	144	6	0,46	-	397,4	66,24	463,68
Потолок	4	29	24	18	-	432	25	0,39	17,7	2982	2982	7194,1
Пол	4	2	24	18	-	432	-2	0,36	-	155,5	155,5	311
Итого: 13672,88
Камера №2
Стена наружная северная	4	29	18	-	6	108	25	0,48	0	1296	0	1296
Стена наружная восточная	4	29	-	24	6	144	25	0,48	11	1728	760	2488,3
Стена наружная южная	4	29	18	-	6	108	25	0,48	9,1	1296	471	1767,7
Стена внутрен-няя -западная	4	10	-	24	6	144	6	0,46	-	397	66,2	463,68
Потолок	4	29	18	24	-	432	25	0,39	17,7	4212	2982	7194,09
Пол	4	2	18	24	-	432	-2	0,36	-	155	155	311
Итого: 13520,77

Теплоприток от продуктов, , Вт, определяется по формуле:

=М_сут(i_пост-i_вып) ·10⁶/(ф·3600), (4.4)

где М_сут - суточное поступление продуктов в камеру, т в сутки;

i_пост - удельная энтальпия, поступающего в камеру продукта при температуре t_пост, кДж/кг;

i_вып - удельная энтальпия продукта, выпускаемого из камеры при температуре t_вып, кДж/кг;

ф - продолжительность холодильной обработки продукта (ф=24 ч).

Суточное поступление продуктов в камеру, М_сут, т в сутки, определяется по формуле:

М_сут==180 (4.5)

Принимаем:

i_пост=302,1 кДж/кг Приложение №4 [1]

i_вып=287 кДж/кг Приложение №4 [1]

=180(302,1-287) ·10⁶/(24·3600)=31458

Теплоприток от тары:

= М_т·с_т(t_пост - t_вып) ·10⁶/( ф·3600), (4.6)

где М_т - суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, т в сутки;

с_т - удельная теплоемкость материала тары, кДж/(кг·К);

t_пост, t_вып - температура тары, поступающей и выпускаемой из камеры, ^?С.

Принимаем: с_т=2,3 кДж/(кг·К) [1]

Суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта (для деревянных ящиков), М_т, т в сутки, определяется по формуле:

М_т=20% М_сут (4.7)

М_т==36

=36·2,3(8-4) ·10⁶/(24·3600)=3833

Q₂=+=35291 (4.8)

= Q₂/1,3=27146,9 (4.9)

Таблица 4.2 - Расчет теплопритока от продуктов

Камера	tв, ?С	Мсут, т в сутки	Энтальпия продукта, кДж/кг	Дi, кДж/кг	Мт, т в сутки
		км	об	пост	вып
1	4	37,5	180	302,1	287	15,1	36
2	4	37,5	180	302,1	287	15,1	36
Камера	, Вт	, Вт	Q2, Вт
	км	об	км	об	км	об
1	24198,5	31458	2948,5	3833	27146,9	35291
2	24198,5	31458	2948,5	3833	27146,9	35291



Суточное поступление продуктов в камеру, , т в сутки, определяется по формуле:

М_сут = (u·у·ц·B) /360 (4.10)

где u - кратность грузооборота камер холодильника, 1/ год ; u = 5…6 для камер хранения охлажденных продуктов; u = 3 для камер хранения мороженых продуктов;

у - коэффициент неравномерности поступления продуктов в камеры (у=1,5 для камер хранения охлажденных продуктов);

ц - доля продуктов, поступающих непосредственно в камеры хранения (ц = 1 для камер хранения охлажденных продуктов и камер хранения мороженых продуктов, не проходящих домораживания);

B - действительная вместимость камер хранения, т.

М_сут = (5·1,5·1·1800) /360=37,5

Теплоприток при вентиляции охлаждаемых помещений, Q3, Вт:

Q₃ = V_к · а · p_в ( i_н- i_в) · 10³/ (24·3600) (4.11)

где V _к - объем вентилируемой камеры, м³

а - крастность воздухообмена в сутки, 1/сут ( а = 3…5 1/сут для камер хранения;

p - плотность воздуха в камере, кг/м³

i_н и i_в - энтальпия наружного воздуха и воздуха в камере (кДж/кг);определяется по температуре и влажности воздуха по i - d диаграмме для влажного воздуха.

Q₃ =2592·3·1,275(66-16)·10³/24 · 3600=5737,5



Эксплуатационные теплопритоки.

Теплоприток от освещения q₁, Вт определяется по формуле:

q₁= A· F (4.12)

где A - теплота, выделяемая источником освещения в единицу времени, на 1м², A = 2,3 Вт/м²

F- площадь камеры, м²

q₁=2,3·432=993,6

Теплоприток от пребывания людей q₂, Вт определяется по формуле

q₂= 350 ·n (4.13)

где 350 - тепловыделение одного человека, Вт

n - число людей.

q₂= 350·4=1400

Теплоприток от работающих электродвигателей q₃, Вт, определяется по формуле:

q₃ =?N_эл· 10³ ·? (4.14)

где ?N_эл-суммарная мощность электродвигателя;

? - к.п.д. электродвигателя, ?= 0,8.

q₃= 10³·15· 0,75= 11250

Теплопритоки при открывании дверей q₄, Вт определяется по форумуле:

q₄ = B·F (4.15)

где B - удельный приток теплоты , Вт/м².

Принимаем: В=4 Вт/м² Таблица №16 [1]

q₄ =4·432=1728

Эксплуатационные теплопритоки Q₄, Вт, определяется по формуле:

Q₄ = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ , (4.16)

Q₄=993,6+1400+11250+1728=15371,6

Таблица 4.3 - Эксплуатационные теплопритоки

Камера	tв, 0C	F,м2	А, Вт/м2	h, чел	?Nэл кВт	В, Вт/м2	q1 Вт	q2 Вт	q3 Вт	q4 Вт	Q4 Вт
											Км	Об
Камера №1	4	432	2,3	4	15	4	993,9	1400	11250	1728	15371	15371
Камера №2	4	432	2,3	4	15	4	993,9	1400	11250	1728	15371	15371

Так число камер одного темпераурного режима меньше трех

Q₄^км = Q₄^об

Таблица 3.4 - Сводная таблица теплопритоков

Камера	tв, 0C	Q1 ,Вт	Q2 ,Вт	Q3 ,Вт	Q4,Вт	Q5, Вт	?Q,Вт
			Км	Об				Км	Об
Камера №1	4	13672	27146	35291	5737	15371	53100	27146,9	123172,98
Камера №2	4	13520	27146	35291	5737	15371	53100	27146,9	123020,87



5. Выбор системы охлаждения

В проекте предлагается централизованная система охлаждения, при которой создается общее машинное отделение для всех компрессорных агрегатов.

Концентрация оборудования в общем зале облегчает его обслуживание и надзор, что особо важно для аммиачных холодильных установок.

В качестве холодильного агента используется аммиак.

Проектируется система непосредственного охлаждения, ввиду её экономичности, благодаря небольшому перепаду температур между воздухом в камере и температурой кипения.

Для аммиака характерно, что он:

· Экологически чист -- поскольку является одним из продуктов жизнедеятельности живых организмов.

· Не разрушает озоновый слой и не создает парниковый эффект.

· Менее текучий, чем фреоны, не проникает сквозь кристаллическую решетку черных металлов. Аммиачные магистрали могут выполнятся из более дешевого по сравнению с цветными металлами железа.

· Аммиак значительно дешевле фреонов.

· Удельная массовая производительность примерно в 3,5 раза превышает аналогичный показатель других хладагентов.

· Обладает сильным резким запахом -- что позволяет своевременно определять и устранять утечку.

Аммиачные системы непосредственного охлаждения могут быть безнасосными и насосно-циркуляционными. В данном проекте применяется насосно-циркуляционная схема.

В настоящее время такие системы получили преимущественное распространение, так как насос позволяет существенно увеличивать циркуляции жидкости через приборы охлаждения, что облегчает раздачу хладагента по потребитлям холода, увеличивает коэффициент теплопередачи теплообменных аппаратов, уменьшает опасность выброса жидкости при резком изменении тепловой нагрузки.

Принимается подача жидкости для которой кратность циркуляции составляет 4 - 5. Для создания в камере температуры 4⁰C применяется одноступенчатая холодильная машина.



6. Расчет и подбор компрессора

Выбираем одноступенчатый компрессор с учетом разности давлений:

Р_к/Р_о=1,201/0,273=4,3 Мпа, (6.1)

что больше 8 Мпа.

Определяется удельная массовая холодопроизводительность q₀, кДж/кг, определяется по формуле:

q₀= i₁ - i₄, (6.2)

q₀=1660-565=1095

Определяется действительная масса всасываемого пара m_д , кг/с:

m_д = Q₀ / q₀ (6.3)

Холодопроизводительность компрессора, Q₀, кВт, определяется по формуле:

Q_0км=с·?Q_км/b, (6.4)

где с - коэффициент неучтенных потерь;

?Q_км - суммарная тепловая нагрузка на компрессор при данной температуре кипения, кВт;

b - коэффициент рабочего времени компрессоров (b=0,75 - для децентрализованной системы охлаждения).

Принимаем:

с=1,05 [1]

Q_0км=1,05·27,15/0,75=38

m_д =38/1095=0,034

Действительный объем всасываемого пара V_д , м³/с, определяется по формуле:

V_д = m_д· х₁ (6.5)

V_д =0,034·0,44=0,015

Индикаторный коэффициент подачи, л_i, определяется по формуле:

л_i=[( р_o - ?р_вс) / р_o ] - c [( р_к + ?р_н) / р_o - (р_o - ?р_вс )/ р_o] (6.6)

где ?р_вс - разность давлний всасывания и кипения, кПа. Принимается ?р_вс = 5 кПа;

?р_н - разность давлений конденсации и нагнетания, кПа. Принимается ?р_н = 10кПа;

с - величина мертвого пространства. Принимается с = 5 %

л_i=(279-5)/279-0,05 [(1201+ 10)/279-(279-5)/279)]=0,812

Коэффициент невидимых потерь л_w¹, определяется по формуле:

л_w¹ = T_o/(T_к+26), (6.7)

где T_o - абсолютная температура кипения;

T_к - абсолютная температура конденсации.

л_w¹ = 262/(304,5+26)=0,79

Коэффициент подачи, л, определяется по формуле:

л = л_i · л_w¹ (6.8)



л=0,812·0,79=0,64

Объемная теоретическая полача V_т , м³/c, определяется по формуле:

V_т = V_д / л (6.9)

V_т =0,015/0,64=0,023

Удельная объемная подача q_u , кДж /м³, определяется по формуле:

q_u = q_o / х₁^' (6.10)

q_u =1095/0,44=2488,6

Удельная холодопроизводительность в номинальных условиях q_uн, кДж/м³, определяется по формуле:

q_uн= q_oн/ х₁^'_н (6.11)

q_uн=2214 кДж/м³

Коэффициент подачи компрессора в номинальных условиях, л_н, определяется по формуле:

л_н =л_iн ·л_w^'_н, (6.12)

где л_iн - коэффициент подачи в номинальных условиях;

л_w^'_н - коэффициент подогрева в номинальных условиях.

л_н=0,78·0,78=0,61



Номинальная холодопроизводительность Q_0н , кВт, определяется по формуле:

Q_0н = Q₀ (q_uн · л_н ) / (q_u · л ) (6.13)

Q_0н =38(2214·0,61) / (2907,9·0,68) = 25,95

Адиабатная мощность N_а, кВт, определяется по формуле:

N_а = m_д·( i₂ - i₁^') (6.14)

N_а = 0,034(1900-1695) =6,97

Индикаторный КПД, ?_i, определяется по формуле:

?_i=л_w¹+b·t₀ (6.15)

где b - эмпирический коэффициент (для аммиачного компрессора

b= 0,001)

? _i = 0,79 + 0,001 · (-11) = 0,779

Индикаторная мощность N_i, кВт, определяется по формуле:

N_i=N_а/?_i (6.16)

N_i=6,97/0,779=8,9

Мощность трения N_тр, кВт, определяется по формуле:

N_тр=V_т · р_тр (6.17)

где р_тр - удельное давление трения, кПа (для аммиачных машин р_тр=49… 69 кПа).

N_тр=0,023·60=1,38

Эффективная мощность N_е, кВт, определяется по формуле:

N_е = N_i+N_тр (6.18)

N_е =8,9+1,38=10,28

Мощность на валу электродвигателя N_дв, кВт, определяется по формуле:

N_дв = N_е ·1,1/?_п, (6.19)

где ?_п - КПД передачи (?_п=0,96… 0,99).

N_дв =10,28·1,1/0,96=11,779

Эффективная удельная холодопроизводительность, E_e, определяется по формуле:

E_e = Q₀/N_е (6.20)

E_e =38/10,28=3,69

Тепловой поток в конденсаторе, Q_кд, определяется по формуле:

Q_кд = m_д·(i₂ - i₃) (6.21)

Q_кд =0,034(1900-565) = 45,39

Подбираем компрессор марки П40-7 с V_т = 0,029 м³/с. Таблица №24 [1]



7. Расчет и подбор теплообменных аппаратов

7.1 Расчет и подбор конденсаторов

Требуемая площадь теплопередающей поверхности конденсаторов рассчитывается по действительному тепловому потоку Q_к, кВт, определенному при расчете компрессоров:

F = ?Q_k/(k · и_т) (7.1)

где Q_k - тепловой поток в конденсаторе, Вт;

k - коэффициент теплопредачи, Вт/(м²·K);

и_т - средний логарифмический температурный напор между холодильным агентом и теплоносителем, ?С.

Выбираем тип конденсатора:

горизонтальный кожухотрубный аммиачный.

Принимаем:

k = 700… 1050 Вт/(м²·K) Таблица №27 [1]

Средний логарифмический температурный напор, и_т, ?C, определяется по формуле:

и_т = (t_w2 - t_w1)/[2,3lg[(t_k - t_w1) / (t_k - t_w2)] (7.2)

и_т = (30-25)/[2,3lg [(31,5-25)/(31,5-30)]=3,4

F =45,39/(1000·3,4)= 0,013

Объемный расход охлаждающей воды, V_в, м³/ч, определяется по формуле:



V_в =Q_k /[c_w · с_w · (t_w2 - t_w1)], (7.3)

где c_w - удельная теплоемкость воды (c_w = 4,1868 кДж/(кг · К));

с_w - плотность воды (с_w = 1000 кг/м³).

V_в =45,39/[4,1868 · 1000 · (30-25)]= 0,002

Подбираем конденсатор марки КТГ-25 с F=25м². Таблица №29 [1]

Подбираем насос марки 1,5к-8/19б с подачей V=0,0026 м³/с. - Таблица №28 [1]

7.2 Расчет и подбор испарителей

Площадь теплопередающей поверхности, F, м², определяется по формуле:

F=Q₀/(k· и_т), (7.4)

где Q₀ - тепловая нагрузка на камерное оборудование, Вт;

k - коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м²·K);

и_т - средний температурный напор между рассолом и кипящим холодильным агентом (для аммиака и_т=5?).

Принимаем: Тип испарителя - кожухотрубный аммиачный с k=465… 525 Вт/(м²·K) - Таблица №32 [1]

Для камеры №1:

F=123172,98/(500·5)=49,27

Для камеры №2:

F=123020,87/(500·5)=49,2

Подбираем два испарителя марок ИТГ-50 с площадью наружной поверхностью теплообмена 50 м². Таблица №30 [1]



Массовый расход рассола, m_р, кг/с, определяется по формуле:

m_р=Q₀/c_p(t_p1-t_p2), (7.5)

где Q₀ - расход циркулирующего рассола, Вт;

c_p - теплоемкость рассола при рабочей температуре рассола, кДж/(кг·К);

t_p1 и t_p2 - температура входящего и выходящего из испарителя рассола, ?С.

Принимаем:

t_p1-t_p2=4 ?С [1]

c_p=2,7·10³ Дж/(кг·К) [1]

Для камеры №1:

m_р=123172,98/2,7·10³·4=11,4

Для камеры №2:

m_р=123020,87/2,7·10³·4=11,39

Объемный расход циркулирующего рассола, V_р, м³/с:

V_р= m_р/с_р, (7.6)

где с_р - плотность рассола, кг/м³.

Для камеры №1:

V_р=11,4/1291=0,0088

Для камеры №2:

V_р=11,39/1291=0,0088

Подбираем насос марки 3к-45/30а с объемной подачей равной 0,011 м³/с.



7.3 Расчет камерного оборудования

Площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя, F, м², определяется по формуле:

F=Q₀/(k·и), (7.7)

где Q₀ - тепловой поток через воздухоохладитель, определяемый тепловым расчетом, Вт;

k - коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, Вт/(м2·К);

и - средний температурный напор между циркулирующим воздухом и кипящим холодильным агентом, К.

Подбираем:

воздухоохладитель из оребренных труб с нижней подачей аммиака с и = 10К и скоростью воздуха 3 - 5 м/с, коэффициент теплопередачи k = 15,2 Вт/(м²·К).

Для камеры №1:

F=123172,98/(15,2·10)=810,348

Для камеры №2:

F=123020,87/(15,2·10)=809,342

Объемный расход воздуха,V_в, м³/с, определяется по формуле:

V_в = Q₀/с·( i₁ - i₂), (7.8)

где с - плотность воздуха при средней его температуре;

i₁ , i₂ - удельные энтальпии воздуха на входе и на входе из воздухоохладителя, определятся по d - i диаграмме, Дж/кг.

Принимаем:

с =1275 кг/м³;

i₁ - i₂=3 кДж/кг.

Для камеры №1:

V_в =123172,98/1275·3000=0,0322

Для камеры №2:

V_в =123020,87/1275·3000=0,03216

Подбираем воздухоохладитель марки Я10-АВ2-50 - Таблица №36 [1]



8. Расчет и подбор вспомогательного оборудования

8.1 Расчет и подбор ресиверов

Ресиверы подбирают по объему, который определяется в зависимости от назначения ресивера при условии его заполнения согласно схеме.

Вместимость линейного ресивера

Требуемый объем линейного ресивера для насосно-циркуляционных схем с нижней подачей аммиака, V_л.р, м³, определяется по формуле:

V_л.р =0,45(V_б + V_во)/0,8, (8.1)

где V_б - геометрический объем труб батарей, м³;

V_во - геометрический объем труб воздухоохладителей, м³.

V_во=F·V/f, (8.2)

где F - площадь поверхности воздухоохладителей, м²;

V - объем 1 м трубы (х=860·10^-6 м³);

f - площадь поверхности 1 м трубы (для воздухоохладителей f=0,76 м²).

Для камеры №1:

V_во=810,348·860·10^-6/0,76=0,917

V_л.р =0,45·0,917/0,8=0,516

Для камеры №2:

V_во=809,342·860·10^-6/0,76=0,916

V_л.р =0,45·0,916/0,8=0,515

Подбираем ресивер марки 1,5РД с вместимостью 1,65 м³ - Таблица №37 [1]



Расчет и подбор дренажного ресивера.

Вместимость дренажного ресивера, V_д.р, м³, определяется по формуле:

V_д.р = F_б · (V / f)·a/0,8 (8.3)

где F - площадь поверхности воздухоохладителя, м²;

V - объем 1м трубы, м³;

f - площадь поверхности 1м трубы, м²;

а - норма заполнения батарей жидким хладагентом, а = 0,7 при нижней подаче х/а.

V_д.р =810·(860·10^-6/0,76) · 0,7 / 0,8 =0,802

Подбираем ресивер марки 1,5РД.

Расчет и подбор циркуляционного ресивера

Требуемый объем циркуляционного ресивера, V_ц.р, м³, определяется по формуле:

V_ц.р = 2,7·[V_н.т +0,2(V_б+V_во)+ 0,3V_вс.т], (8.4)

где V_н.т - геометрический объем нагнетательного трубопровода аммиачного насоса, м³;

V_вс.т - геометрический объем трубоповода совмещенного относа паров и слива жидкости, м³.

Длина нагнетательного трубопровода принимается равной 10 м, а всасывающего - 0,5 м. Диаметр нагнетательного трубопровода равным 50 мм, а всасывающего - 70 мм.

V_н.т=р·D²·l/4 (8.5)

V_н.т=3,14·50²·10/4=0,02

V_вс.т = р·D²·l/4 (8.6)

V_вс.т =3,14·70²·0,5/4=0,002

V_ц.р = 2,7·[0,02+0,2·0,917+0,3·0,002] =0,55

Подбираем ресивер марки 1,5РДВа с вместимостью 1,5 м³ - Таблица №38 [1]

8.2 Расчет и подбор трубопроводов

Диаметр трубопровода, d, м, определяется по формуле:

d = , (8.7)

где m -расход хладагента через трубопровод, кг/с;

х - удельный объем хладагента, м³/кг;

щ - скорость движения хладагента по трубопроводу, м/с.

Принимаем для всасывающего трубопровода:

щ =10 м/с;

m=0,105 кг/с;

х=0,42 м³/кг.

d_вс==0,0748

Подбираем трубопровод с D_Y=80 мм. Таблица №39 [1]

Принимаем для нагнетательного трубопровода:

щ =15 м/с;

m=0,105 кг/с;

х=0,18 м³/кг.

d_н==0,0447

Подбираем трубопровод с D_Y=50 мм.

Принимаем для жидкостного трубопровода:

щ =0,6 м/с;

m=0,105 кг/с;

х=0,14 м³/кг.

d_ж= =0,1766

Подбираем трубопровод с D_Y=200 мм.

Маслоотделители подбирают по диаметру нагнетательного патрубка компрессора.

Подбираем маслоотделитель типа 50 МА Таблица №41 [1]

8.3 Маслособиратели

Подбираем маслособиратель типа 10 МЗС Таблица №42 [1]

8.4 Отделители жидкости

Отделители жидкости подбираются по диаметру всасывающего патрубка компрессора.

Подбираем отделитель жидкости 70 ОЖВ с димаметром штуцера 70 мм - Таблица №43 [1]

8.5 Промежуточные сосуды

Подбираем промежуточный сосуд по диаметру нагнетательного патрубка ЦНД или площади поверхности змеевика.

Подбираем промежуточный сосуд типа 40ПС₃. Таблица №44 [1]



9. Охрана труда и окружающей среды

9.1 Охрана труда

Охрана труда в компрессорном цехе включает в себя следующие мероприятия:

- для экстренного отключения электропитания всего оборудования при утечке аммиака, помимо автоматического, имеется ручное отключение установки. Кнопки аварийного отключения смонтированы снаружи машинного отделения по одной у рабочего входа и запасного. Одновременно включается в работу аварийная и общеобменная вентиляция, а так же звуковая и световая сигнализации;

- для ликвидации последствий аварии аммиачные холодильные установки оснащены системами и средствами подавления испарения и нейтрализации проливов жидкого аммиака, системами локализации и рассеивания газообразного аммиака;

- холодильные установки укомплектованы передвижными отсасывающими устройствами;

- на предприятиях организована учеба и тренировка обслуживающего персонала и специалистов холодильных установок.

Над машинными отделениями и холодильными камерами с испарителями непосредственного охлаждения не допускается располагать бытовые и административные помещения со значительным скоплением людей. Аммиачные установки следует монтировать только в специальных машинных отделениях расположенных в подвале или на первом этаже. Это помещение должно иметь два выхода, которые не загромождаются и имеют соответствующие надписи. Для быстрой остановки компрессора и машинных насосов устанавливают общий рубильник. Запрещается курить и хранить легковоспламеняющиеся вещества и пользоваться открытым огнем. Кроме того, черными стрелками указывается нагревание аммиака, рассола, воды.

В компрессорном цехе должно быть предусмотрено два выхода: на улицу и в помещение. Вне помещения у выхода из цеха монтируются кнопки аварийного отключения всего оборудования. В машинном отделении монтируется аптечка, в которой должно быть: раствор лимонной кислоты, раствор молочной кислоты, раствор борной кислоты, кодеин и спирт.

От поражения аммиаком используются противогазы типа КД (цвет коробки - серый) , аппараты сжатого воздуха типа АСВ, резиновые перчатки - должны находится в специально отведенных местах.

Вентиляция приточно- вытяжная с конструкцией: приток - 2; вытяжка - 3; аварийная - 11.

На предприятии должны предусматриваться: целесообразное расположение дорог для проезда пожарных машин, средства связи, сигнализация, противопожарное водоснабжение, должны быть установлены пожарные щиты ( содержащие пожарный инвентарь и песок), вентиляция. Наряду с общими мерами необходимо соблюдать основные режимные мероприятия, к которым относятся:

- запрещение курения, кроме специально отведенных мест;

- запрещение применения открытого огня, при открывании трубопроводов с горючими жидкостями;

- запрещается оставлять промасленную одежду, ветошь;

- не разрешается загромождать сырьем проходы к технологическому оборудованию, средствам связи и сигнализации, к средствам пожаротушения, а также проходы и выходы из помещения.

9.2 Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды - новая форма во взаимодействия человека и природы, рожденная в современных условиях, она представляет систему государственных и общественных мер ( технологических, международных) направленных на гармоничное воздействие общества и природы, сохранение и воспроизводства действующих экологических сообществ и ресурсов во имя живущих и будущих поколений.

Охрана окружающей среды тесно связана с природопользованием. Природопользование - общественно- производственная деятельность, направленная на удовлетворения материальных и культурных потребностей общества путем использования различных видов природных условий.

Охрана среды для промышленных предприятий промышленности актуальна в связи с наращиванием объемов выпуска продукции. Защита окружающей среды на предприятии состоит из ряда законодательных актов и организационных мероприятий, включающих организацию обследования предприятий и выявление источников загрязнения; обучение в области охраны природы, эффективную эксплуатацию очистных сооружений, рациональное использование воды и т.д.



Заключение

В курсовом проекте решен вопрос выбора строительных конструкций холодильника, определена расчетная нагрузка на холодильную установку, произведен выбор ее схемы, рассчитано и подобрано основное и вспомогательное оборудование согласно техническим условиям на проектирование холодильников. В проекте принята насосно-циркуляционная схема холодильной установки. В настоящее время такие системы получили преимущественное распространение, т.к. насос позволяет существенно увеличивать циркуляцию жидкости чрез приборы охлаждения, что облегчает раздачу хладагента по потребителям холода.



Список литературы

1. Кайбушева З.В «Холодильные машины и установки» (Методические рекомендации по выполнению курсового проекта) 2005 г.

2. Лашутина Н.Г., Суедов В.П. «Холодильно-компрессорные машины и установки», - 4-е издание, переработанное и дополненное - М.: Колос, 1994 г.

3. Лашутина Н.Г. « холодильная техника в мясной и молочной промышленности». - 2-е издание - М.: Агропромиздат, 1989 г.

Размещено на Allbest.ru