Монтаж и техническая эксплуатация холодильно-компрессорных машин и установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Техническое обоснование проектных решений

Раздел 1. Схема технологического процесса, вместимость и грузооборот предприятия

1.1 Разработка схемы технологического процесса, температурный режим

1.2 Выбор и обоснование ассортимента продуктов, способов и режимов обработки и хранения продукции

1.3 Расчет вместимости и грузооборота

Раздел 2. Объемно - планировочные решения

2.1 Выбор высоты, расчет строительных площадей основных помещений холодильника

2.2 Выбор строительных конструкций. Эскизный план холодильника

2.3 Расчет грузового фронта холодильника и средств механизации

Раздел 3. Расчеты

3.1 Расчет изоляции холодильника

3.1.1 Выбор изоляционных конструкций

3.1.2 Расчет толщины слоя изоляционного материала

3.2 Расчет теплопритоков в охлаждаемые помещения

3.3 Выбор холодильного агента

3.4 Выбор и описание способа и системы охлаждения и схемы холодильной установки

3.5 Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования

3.5.1 Тепловой расчет и выбор компрессорного оборудования

3.5.2 Расчет конденсаторов и их выбор

3.5.3 Расчет и выбор камерного оборудования

3.5.4 Расчет и подбор вспомогательного оборудования

Раздел 4. Автоматизация холодильной установки

4.1 Обоснование и выбор степени автоматизации холодильника при рыбокомбинате

4.2 Описание работы схемы холодильной установки

Раздел 5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Техногенные аварии и катастрофы. Их экологические последствие

5.2 Действие фреона на человека, и оказания первой помощи при отравлении фреоном

Раздел 6. Экономический расчет

6.1 Расчет стоимости здания

6.2 Основные технико-экономические показатели

Выводы

Список литературы

Введение

Население Земли в третьем тысячелетии продолжает увеличиваться, но неравномерно по странам и с замедлением темпа. В развитых странах прирост населения значительно меньше, чем в развивающихся. Различный темп роста населения в менее и более развитых странах изменяет демографическую ситуацию в мире и создает проблему обеспечения населения продуктами.

Производство пищевых продуктов в мире возрастает. Поэтому в последние годы создается относительно благоприятная ситуация, когда объем производства пищевых продуктов в мире в среднем (без учета потерь при потреблении) соответствует числу потребителей. Тем не менее, в развивающихся странах мира продуктов не хватает.

В настоящее время в развитых странах население потребляет пищевые продукты, из которых приблизительно 40% составляют скоропортящиеся продукты, для сохранения качества которых требуется особая обработка (консервация).

Из всех известных способов сохранения качества скоропортящихся пищевых продуктов в промышленности наиболее широко используется холодильный (низкотемпературный) способ, как наиболее универсальный и эффективный с точки зрения сохранности качества и расхода энергии. Он по сравнению с другими способами консервации пищевых продуктов вызывает минимальное изменение их питательной ценности, массы органолептических показателей (вкуса, аромата, цвета). Сравнение способов консервации по расходу энергии на процесс показывает, что холодильный процесс характеризуется минимальным ее значением.

Конечно, проблема голодающих связана не только с потерей произведенных продуктов, но и с социальной проблемой. Но в развивающихся странах в настоящее время холодильные технологии имеют жизненно важное значение. Не снимается проблема продовольственной безопасности и в экономически развитых странах, к главным вопросам которой относятся потеря массы произведенных (выращенных) пищевых продуктов, повышение уровней производственной безопасности и гигиены, развитие международной торговли.

Таким образом, решение основных проблем снабжения населения земного шара продовольствием связано с широким и рациональным применением холодильных технологий. Для ее реализации необходимы особые технические средства, которые относятся к области холодильной техники.

Следовательно, холодильная техника играет важную роль в обеспечении населения продовольствием.

Холодильная технология и холодильная техника совершенствуются, расширяются области их применения.

Кроме того, за последние годы произошли значительные изменения, связанные с возросшим импортом широкого ассортимента пищевых продуктов и иностранной холодильной техники.

Потребителями холода являются технологические объекты, от которых отводят теплопритоки с целью поддержания заданного температурного режима. Температура охлаждаемых объектов, как правило, ниже температуры окружающей среды.

Вопросы температурного режима, влажности воздуха и скорости движения воздуха решаются при разработке технологического процесса обработки грузов на стадии проектирования объектов.

Процесс проектирования заключается в определении площадей всех необходимых помещений холодильника согласно технологии обработки продукции, разработки эскизного плана холодильника, выборе изоляционных конструкций и расчете толщины изоляции охлаждаемых в помещениях. Затем рассчитываются теплопритоки в охлаждаемые помещения, и производится расчет и выбор основного и вспомогательного холодильного оборудования в зависимости от выбранного хладагента, способа охлаждения и схемы холодильной установки.

Холодильники являются важным звеном непрерывной холодильной цепи, которая предназначена для сохранения качества пищевых продуктов в заданных условиях от момента их производства до потребления.



Техническое обоснование проектных решений

Таблица 1 - Основные показатели холодильника

Наименование показателей	Значения
1 .Г ород	Волгоград
2.Тип холодильника	производственный при рыбокомбинате
3. Вместимость, т	2200
4. Высота здания, м	6,0
5.Общий объем камер, mj	10368
6. Полезный объем камер, mj	4681
7. Коэффициент полезного использования объема	0,45
8. Площадь холодильника, м2	1728
9. Площадь холодильных камер, м1 из них :	1440 .
низкотемпературных	1440
среднетемпературных	-
10. Конструкция здания	каркасное, шаг колонн 6x12
11. Материал наружных и внутренних стен	кирпич
12. Изоляционный материал	пенополистирол
13.Система охлаждения	Децентрализованная непосредственного охлаждения
14. Схема охлаждения	безнасосная
15. Холодильный агент	хладон R22
16. Суммарная холодопроизводительность в расчетных режимах, кВт	189,9
17. Тип компрессорного оборудования	агрегаты компрессорнресиверные
18. Тип камерных приборов охлаждения	воздухоохладители
19. Тип конденсаторов	воздушного охлаждения

Общие сведения

Схема технологического процесса определена в задании на проектирование.

Схема технологического процесса характеризует качественную сторону будущего предприятия. Она определяет наличие и последовательность технологических операций, которые должны быть произведены над продуктами, чтобы в конечном итоге были получены изделия заданного вида и необходимого качества.

Важным является указание температуры и влажности воздуха, при которых происходит обработка грузов на каждой стадии технологического процесса.

Холодильник проектируется одноэтажным высотой 6м.

Набор помещений холодильника и их площадь определены исходя из схемы технологического процесса, грузовой высоты в камерах хранения и нормативных значений удельных нагрузок на единицу объема камер.

Произведен расчет необходимых строительных площадей и грузового фронта.

План холодильника выполнен с учетом требований, предъявляемым к планировке. Для обеспечения необходимого грузооборота на холодильнике предусмотрены автомобильные платформы, расположенные по длине холодильника. Платформы расположены с максимальным удобством для осуществления погрузо-разгрузочных операций.

Эскизный план холодильника отвечает следующим требованиям:

соответствует схеме технологического процесса;

обеспечивает уменьшение первоначальных затрат на строительство холодильника, а также дешевую и удобную эксплуатацию холодильника и др.

Принятые строительно - изоляционные конструкции отвечают требованиям, предъявляемым к конструкциям холодильных сооружений с точки зрения прочности, экономической целесообразности, экологической и пожарной безопасности.

Выбранные теплоизоляционные конструкции наружных, внутренних стен и покрытий из «сэндвич» - панелей с изоляцией из пенополистирола с низким коэффициентом теплопроводности, малогигроскопичным и трудносгораемым являются эффективным решением по экономическим и техническим показателям.

Во избежание промерзания грунта в низкотемпературных камерах, его вспучивания и разрушения строительных конструкций предусмотрены полы с электрообогревом.

В качестве холодильного агента принят хладон R22, который, хотя и является переходным хладагентов, разрешен для использования до 2030 года.

В проекте в качестве основного оборудования: компрессоров, конденсаторов и воздухоохладителей используется оборудование импортного производства. Для низких температур кипения используются компрессорно - ресиверные агрегаты с винтовыми компрессорами. Для охлаждения масла и для охлаждения паров между ступенями сжатия применяются экономайзеры, для переохлаждения жидкого хладагента после конденсатора установлены воздушные переохладители (драйкулеры).

В целом проект отвечает всем требованиям техники безопасности и пожарной безопасности.

Раздел 1. Схема технологического процесса, температурный режим, вместимость и грузооборот предприятия

грузооборот холодильник строительный оборудование

1.1 Схема технологического процесса, температурный режим

Рисунок 1.1 Схема технологического процесса обработки груза

Таблица 1.1 - Температурный режим холодильника

Наименование помещения	Параметры воздуха внутри помещения	Температура продукта, °С
	тем - ра, °С	влажность, %	начальная	конечная
Прием готовой мороженой рыбы	-	-	-	-
Хранение мороженой рыбы	-28	95	-28	-28
Прием свежей рыбы	-	-	+20	-
Замораживание рыбы в плиточном CMAt0= -35°С	-	-	+20	-28
Выпуск рыбы	-	-	-	-28

1.2 Выбор и обоснование ассортимента продуктов, способов и режимов обработки и хранения продукции

В настоящее время холодильники при рыбокомбинатах предназначены:

* главным образом, для хранения мороженой и охлаждённой рыбы, являющейся запасом сырья, обеспечивающего работу цехов рыбокомбината. Значительная часть этой рыбы поступает уже обработанной холодом с океанических судов.

для охлаждения и замораживания незначительной части рыбы прибрежного лова, поступающей в путину. Производительность замораживающих устройств на холодильнике рыбокомбината составляет Gзам = 0.5ч1% от общей вместимости холодильника и, как правило, не более 50 т/сут.

для хранения готовой продукции: копчёной, солёной, консервов, полуфабрикатов и кулинарных изделий.

Большая часть рыбы поступает с океанических судов в замороженном виде, упакованной в картонные или деревянные ящики. На холодильнике хранится до 30 суток, размораживается и постепенно перерабатывается в других цехах рыбокомбината.

Вся, поступающая в путину, свежая рыба замораживается в СМА холодильника и направляется на хранение. СМА размещены в морозильном цехе, примыкающем к зданию холодильника. Таким образом, общая вместимость холодильника равна вместимости камеры хранения мороженой рыбы.

В зависимости от преобладающего размера свежей рыбы подбирают скороморозильные аппараты (СМА). В плиточных СМА замораживание осуществляется жидкой средой (кипящим хладагентом), бесконтактно, что обеспечивает быстрое замораживание, хорошее качество рыбы, небольшие затраты электроэнергии. Приёмка свежей рыбы, сортировка и мойка рыбы перед замораживанием производится в морозильном цехе или на платформе.

Все работы механизированы. Размораживание рыбы осуществляется водой с t= (+18...20)°С, конечная температура в толще рыбы при размораживании ?1°С.

1.3 Расчет вместимости и грузооборота

Производительность замораживающих устройств ( СМА ), т / сут

Gзам = ( 0,5...1,0 ) %от Еобщ

Gзам = 0,5 · 2200 /100 = 11

По величине производительности подбираются скороморозильные аппараты.

Вместимость камер хранения мороженой рыбы, полученой в СМА, т

Еморсма = Gзaм · n

где n - продолжительность хранения, равная 20...30 суткам.ЕморСМА= 11 · 20 = 220

Вместимость камер готовой мороженой рыбы, поступающей с судов, т

Емормор= Еобщ-ЕморСМА

Емормор = 2200-220 = 1980

Общее суточное поступление рыбы на холодильник, т / сут

Gпост.общ. Еобщ. = В · mп/ 365

где В - коэффициент оборачиваемости грузов, равный 10...15, 1/год;

mп- коэффициент неравномерности поступления грузов, равный .1,5…2,5.

Gпост.общ. = (2200 · 10 · 2 )/ 365 = 120,5

Поступление свежей рыбы в СМА, т / сут

Gпост.св.=Gзам СМА

Gпост.св. = 11,0

Поступление готовой мороженой рыбы, т / сут



Gгот.мор = Gпост.общ - Gпост.св.

Groт.Mop= 120,5 -11,0 = 109,5

Общий выпуск рыбы из холодильника, т / сут

Gвып. общ.. Еобщ.. = В · mв/ 265

где В - коэффициент оборачиваемости грузов, равный . 15 , 1 /год ;

mв - коэффициент неравномерности выпуска рыбы, равный .1,5.

Gвып.общ= (2200 · 10 · 1,5) / 265 = 124,5

Вместимость экспедиции поступления готовой мороженой рыбы, т.

Еэкс.пост мор = Gпостмор

Еэкс.пост мор = 109,5

Для приема свежей рыбы вместимость экспедиции не предусматривают, т.к. она поступает с платформы в морозильный цех.

Вместимость экспедиции выпуска, т.

Еэкс.вып. = Gвып. общ.

Еэкс.вып. = 124,5

Скороморозильные аппараты размещают вне изолированного контура в неохлаждаемом помещении - цехе замораживания, который следует располагать в непосредственной близости с камерами хранения мороженых грузов недалеко от машинного отделения.

Выбор скороморозильных аппаратов

Принимаем трехсменную работу аппаратов, т.е. 23 часа в сутки.

Выбираем плиточный аппарат АСМП2-14-1115:



холодопроизводительность	Qо= 71,6 кВт;
производительность	G =14 т/сут;
температура начальная	+10°С;
температура конечная	- 18°С;
масса	400 кг;
объем хладагента	290л;
габаритные размеры блока:
длина	350мм;
ширина	115мм;
высота	213мм.

Раздел 2. Объемно - планировочные решения

2.1 Выбор высоты, расчет строительных площадей основных помещений холодильника

Выбор высоты холодильника

Холодильник проектируется одноэтажным. Для одноэтажных холодильников рекомендуется строительная высота в пределах 4...9м. В холодильнике будут преобладать мороженые грузы.

В камерах хранения мороженые грузы будут укладываться плотными рядами на большую высоту с использованием электропогрузчиков и штабелеукладчиков. Высота подъема вил - 4м с учетом отступа штабеля от покрытия.

Принимаем высоту холодильника равную 6м.

Расчет строительных площадей помещений холодильника

а) Камеры хранения мороженой рыбы

Грузовой объем , м3

Vгр=Еохл / gv

где Еохл - вместимость камер хранения охлажденного груза, т;

gv - норма загрузки 1м3 объема камеры, т / м3 ;

gv = 0,47 т / м3 для рыбы.[ 9 ]

Vгр = 2200 / 0,47 = 4680,8

Грузовая площадь камер, м2

Fгр=Vгр / hгр

где hгp- грузовая высота или высота штабеля груза, м.



hгр= hхол- hoтс

hотс=1,5..2,0 м

hгр= 6,0 - 1,5 =4,5 м

Fгр= 4680,8/4,5 = 1040м2

Строительная площадь камеры м2

Fcnh=Vгр / в

где в - коэффициент использования площади помещения, учитывающий площадь, не занятую грузом , для камер F?400м2 (в = 0,8...0,85, принимаем в = 0,8.

Fcтp= 1040 / 0,8 = 1300

б)Экспедиция приема

Строительная площадь экспедиции, м2

Fстрэкс = Еэкс.пр /gf

Величина gfвыбирается по таблице.

Fстрэкс = 105,5 / 0,5 =219

в)Экспедиция выпуска Строительная площадь экспедиции, м2

Fстрвып = Еэкс.вып /gf

Fстрэкс = 124,5 / 0,5 =249

г)Общая строительная площадь холодильника, м2

Fхол=Fхр.мор+Fэксп.пр+Fэксп.вып

Fхол=1300+219+249=1768

д) Число строительных прямоугольников

n= Fj/ f

где Fj - строительная площадь соответствующего помещения, м2;

f- площадь одного прямоугольника выбранной сетки каркаса здания, м2.

При строительстве одноэтажного холодильника из кирпича каркас здания выполняется из стандартной сетки колонн 6 х 12м.

Тогда площадь одного строительного прямоугольника равна 6 х 12= 72м2.

Число строительных прямоугольников в рассчитанных помещениях, шт

Камеры хранения мороженых грузов:

nмор= 1300 / 72 = 18,05 ? 18

Действительная площадь камер, м2

FX0JI. = 18 -72 = 1296

Экспедиция приема:

Nэксп.пр= 219/72 = 3,1 ? 3

Действительная площадь экспедиции, м2

F= 3,72 = 216

Экспедиция выпуска:

nэксп.вып= 249 / 72 = 3,45 ? 3

Действительная площадь экспедиции, м2

Fэксп.пр=3·72=216

Определение габаритов холодильника

Задаемся шириной холодильника, кратной 12м. Принимаем ширину холодильника В = 24м.

Вычисляем длину холодильника при заданной ширине и округляем ее до ближайшей величины, кратной шагу колонн, м

L=? Fхол / В

L=1768/24 = 73,6 = 72

Действительная площадь холодильника, м

Fхол.= 24·72 = 1728

2.2 Выбор строительных конструкций. Эскизный план холодильника

Выбор строительных конструкций

Для строительства холодильника используется в качестве строительного материала кирпич, который имеет следующие достоинства:

сравнительно дешевый материал;

большой срок службы;

высокая прочность конструкции;

малая теплопроводность.

Эскизный план холодильника

Требования к планировкам холодильника

Планировка проектируемого холодильника является одним из узловых моментов проекта и она должна отвечать следующим основным требованиям:

соответствовать принятой в проекте схеме технологического процесса;

способствовать уменьшению первоначальных затрат на строительство предприятия.

С этой целью необходимо предусматривать строительство холодильника из стандартных элементов, сократить площади вспомогательных помещений и др.;

обеспечить дешевую и удобную эксплуатацию предприятия путем уменьшения теплопритоков в камеры, механизацию грузовых работ и др.;

должна отвечать требованиям правил техники безопасности и пожарной безопасности.

2.3 Расчет грузового фронта холодильника и средств механизации холодильника

Расчет грузового фронта холодильника

На приемке выпуске грузов принимаем автомобильные платформы. Длина автомобильной платформы поступления грузов, м

Lавт=nавт · bавт · Шсм · фавт · mавт /8

где nавт - число автомашин, прибывающих за сутки, шт ;

bавт -- ширина кузова автомобиля, включая промежуток между ними при постановке их у платформы, bавт = 3.. .4 м ;

Шсм - доля от общего числа автомобилей, прибывающих в течение первой (дневной) смены, Шсм = 0, 6... 1,0 [8];

фавт - время загрузки или разгрузки одного автомобиля, фавт = 0,5...0,75ч;

mавт - коэффициент неравномерности прибытия автомобилей по отношению их к среднечасовому количеству, шавт = 1... 1,5.

Число автомобилей, прибывающих за сутки, шт

nавт =Gaвт/ gавт · зисп

где Gaвт- доля грузов, перевозимых автомобильным транспортом, т/сут; Gaвт= Gпост.общ= 120,5т/сут.

gавт- грузоподъемность автомобиля, среднее ее значение принимается равным 3 т ;

зисп- коэффициент использования грузоподъемности автомобиля, зисп= 0,5…0,7

nавт= 120,5 / (3 · 0,5)= 80,3

Lавт=80,3 · 3 · 0,6 · 0,5 · 1,0/8=9

Длина автомобильной платформы принимается кратной ширине автомобиля 12м.

Длина автомобильной платформы на выпуске грузов, м

nавт=124,5/(3·0,5)=83

Lавт=83·3·0,6·0,5·1,0/8=9,3

Длина автомобильной платформы принимается кратной ширине автомобиля 12м.

Средства механизации холодильника

Число механизмов для производства грузовых работ, шт

nм = Gпост+вып · фц · Шсм · 1,2/(gм · зисп · 480)

где Gпост+вып - количество грузов, поступающих на холодильник и выпускаемых из него, т;

Холодильник при рыбокомбинате г. Волгоград

Параметры наружного воздуха:

tц =-35°C

ц=33%

tср.год=7,6°C

Автомобильная платформа
Камера хранения мороженного груза №1 F=432 м2 T=-28°C ц =95%	F=144 м2 T=0C Экспедиция Выпуска№ 2	Камера хранения мороженного груза №3 F=432 м2 T=-28°C ц =95%	F=144 м2 t=0°C Экспедиция Выпуска№ 4	Камера хранения мороженного груза №5 F=576 м2 t=-28°C ц =95%
Автомобильная платформа

Рисунок 2.1-Эскизный план холодильника

фц - продолжительность цикла работы механизма, мин ;

Шсм - доля всего объема грузовых работ, выполняемых в течении первой смены;

gм- грузоподъемность соответствующего механизма, т ;

зисп - коэффициент использования грузоподъемности;

1,2 - коэффициент увеличения числа механизмов. Примерно 20% всех механизмов находится на зарядке аккумуляторов, техническом обслуживании и ремонте.

Суточный объем грузов, перемещаемых электропогрузчиками, т/сут

Gпост+вып = 120,5+ 124,5 = 245

Количество электропогрузчиков, шт

nгр.мех = 245 · 7 · 0,6 · 1,2 / ( 1,0 · 0,7 · 480 ) = 3,675 ? 4шт

Добавляем еще 2 шт на осуществление зарядки аккумуляторов.

Выбираем электропогрузчики RX 50 в количестве 6 штук.

Грузоподъемность	1000 кг
Масса	2210кг
Высота подъема	4,0м



Раздел 3. Расчеты

3.1 Расчет изоляции холодильника

3.1.1 Выбор изоляционных конструкций

В проекте в качестве строительно-изоляционных конструкций для

наружных стен и внутренних перегородок предполагается использовать

кирпичные конструкции с плиточной изоляцией типа ПСБ-С.

Рисунок 3.1- Наружные и внутренние стены из кирпича

Покрытия холодильника выполняются из железобетонных плит с той же изоляцией.

Рисунок 3.2 - Покрытия холодильника

Для камер хранения охлажденных грузов выбрана конструкция полов без изоляции с отсыпкой вдоль наружных стен.

Рисунок 3.3 - Пол неизолированный на грунте

Для камер хранения мороженых грузов выбираем пол с электрообогревом и плиточной изоляцией типа ПСБ-С для исключения вспучивания пола. Плиточная изоляция ПСБ-С имеет низкий коэффициент теплопроводности л =0,052Вт/(м·К), выпускается стандартными плитами толщиной д=25,30,50,100мм. Изоляция трудносгораемая и малогигроскопичная.±0.000

Рисунок 3.4 - Пол с электрообогревом

Конструкция изоляционных ограждений и коэффициенты теплопроводности материалов, составляющих данную конструкцию представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1- Теплоизоляционные конструкции ограждений

Теплоизоляционная конструкция	Материал слоя	Толщина слоя, м	Коэффициент теплопроводности Вт /(м К)
Наружные и	1. Цементная штукатурка	0,02	0,93
внутренние стены из	2. Кирпичная кладка	0,38(0,12)	0,81
кирпича	3. Цементная штукатурка	0,02	0,93
	4. 2 слоя гидроизола на	0,004	0,30
	битумной мастике
	5. Плиты ПСБ-С	по расч.	0,052
	6. Цементная штукатурка
		0,2	0,93
Покрытие	1. 5 слоев гидроизола на
	битумной мастике	0,04	0,3
	2. Бетонная стяжка	0,012	1,86
	3. Засыпная теплоизоляция	не расч.
	4. Пергамин	0,01	0,15
	5. Плиты ПСБ-С	по расч.	0,052
	6. Железобетонная плита	0,22	2,04
Полы с электро -	1. Тяжелый бетон	0,05	1,86
обогревом	2. Железобетонная плита	0,15	2,04
	3. Слой пергамина на битуме	0,001	0,15
	4. Плиты ПСБ-С	по расчету	0,052
	5. Бетонная стяжка	0,06
	6. Строительный песок	0,06	1,86
	7. Битумная мастика	0,005	0,93
	8. Бетонная плита с	0,20
	электронагревателями		1,86
Полы	1. Тяжелый бетон	0,05	1,86
неизолированные с	2. Железобетонная плита	0,20	2,04
отсыпкой	3. Рубероид	0,002	0,14...0,23
	4. Гравий керамзитовый	0,4	0,20
	5. Битумная мастика	0,006	0,58
	6. Бетонная плита	0,08	1,86

3.1.2 Расчет толщины слоя изоляционного материала

Толщина теплоизоляционного слоя дИЗ для теплоизоляционных конструкций здания холодильника, м



диз = лиз{Rн-[1/?н+?(дi/лi ) + 1/ ?в]}

где лиз-коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, Вт/(м ·К);

RH- нормативное значение термического сопротивления, (м2· К) / Вт ;

tн и tв- температуры воздуха в помещениях с наружной и с внутренней стороны, разделенных стеной, °С ;

ан и ав - коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней поверхностей ограждения, Вт / (м2 ·К);

? (дi / лi ) -- сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, кроме теплоизоляционного,( м2 ·К) / Вт ;

Расчет теплоизоляционных конструкций ограждений холодильника представлен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Расчет толщины изоляционного материала и коэффициента теплопередачи

Наименнование ограждения	Коэффициент Теплопроводности Слоя л, Bт/( м ·К)	Нормативные значения термического сопротивления ограждения Rн , ( м2 ·К )/Вт	Коэффициенты теплоодачи с наружным поверхности ограждения ?н , Вт/( м2 ·К )	Коэффициенты Теплоодачи с наружным поверхности ограждения ?в , Вт/( м2 ·К )	Сумма термических сопротивлений ограждения без изоляционного слоя ?(дiлi),( м2 ·К )/Вт	1/ ?н +?(дiлi)+1/ ?в	Rh- [1/ ?н +?(biлi)+1/?в]	Расчетная толщина изоляции слоя диз. расч. м	Стандартная величина изоляции слоя биз расч м	Действительный коэффициент теплопередачи кдBт/( м2 ·К )
Наружные стены
tв= -28°С	0,052	5,28	23	9	0,53	0,67	4,61	0,24	0,24	0,19
Внутренние стены
tв =-0C tb=°C	0,052	4,16	8	9	0,21	0,43	3,73	0,19	0,19	0,24
Покрытие
tв = -28°C	0,052	5,66	23	9	0,23	0,37	5,29	0,275	0,28	0,18
Полы
с электробогревом
tв = -28°C	0,052	6,3	-	9	0,3	0,4	5,9	0,307	0,31	0,15
-неизолированные по грунту
tв =°C
1 зона	-	2,14								0,47
2 зона	-	4,29								0,23
3 зона	-	8,62								0,11
4 зона	-	11,3								0,09

3.2 Расчет теплопритоков в охлаждаемые помещения

Цель расчета теплопритоков: определение суммы всех теплопритоков, поступающих внутрь холодильника.

Теплопритоки в охлаждаемые камеры поступают различными путями:

через ограждения камер - Q1;

теплоприток от грузов при холодильной обработке - Q2;

с наружным воздухом при вентиляции камер - Q3;

в процессе эксплуатации камер - Q4.

Общая сумма теплопритоков равна, Вт

Qсум= Q1+ Q2+ Q3+ Q4,

Величина теплопритоков в каждую камеру определяет тепловую нагрузку на камерное холодильное оборудование Qcyмобp. Сумма теплопритоков на группу камер при централизованном охлаждении или сумма теплопритоков на камеру при децентрализованной системе охлаждения определяет тепловую нагрузку на компрессор QcyмKM

Расчет теплопритоков производится на самый неблагоприятный период работы - летний.



3.2.1 Теплоприток через ограждения Q1

Этот теплоприток в общем случае включает теплопритоки, Вт

Q1=Q1т+ Q1c

где Q1T- теплоприток, обусловленный разностью температур окружающего воздуха и помещения , определяется по формуле:

Q1т = кдF( tн-- tв)

Qlc - теплоприток, обусловленный солнечным тепловым излучением, равный

Qlc= кдF Дtc

где F- площадь поверхности ограждения,м2;

tн - температура воздуха с наружной стороны ограждения, °С ;

tв температура воздуха в помещении, °С ;

Дtc- избыточная разность температур, вызванная тепловым излучением солнечной радиации, °С ;

kд- действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2·К).

Расчет теплопритоков через ограждения представлен в таблице 3.4.

3.2.2 Теплопритоки от грузов при холодильной обработке грузов Q2

В данном холодильнике предусматривается замораживание свежей рыбы, которое будет осуществляться в плиточном СМА.

Количество замораживаемой рыбы Gзам= 11т/сут, с учетом производительности выбранного СМА Gзам= 12т/сут.

Общее количество теплоты, отводимой в СМА равно, Вт

Qсум=Ql+ Q2+ Q4,

где Q1- теплоприток через ограждения СМА, Вт ;

Q2- теплоприток от замораживания рыбы, Вт ;

Q4- теплоприток от двигателей, через двери или люки, от освещения и

др. эксплуатационные теплопритоки, Вт.

Расчет ?Q может производиться по удельной норме расхода холода на 1 кг замораживаемого продукта в плиточных СМА, qо.

qо = 335...375 кДж/кг [стр.68]

Теплоприток от замораживания рыбы, кВт

?Q2= qоG3aM· 1000 / 24 3600

где Gзам- суточное поступление грузов на замораживание, т / сут, которое составляет 12 т/сут.

?Q2= 350 · 12 · 1000/ 24 · 3600 = 48,61 = 48610 Вт

3.2.3 Теплопритоки при вентиляции помещений Q3

Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции для камер хранения мороженых грузов не рассчитывается, поэтому Q3= 0.

3.2.4 Расчет эксплуатационных теплопритоков Q4

Эксплуатационные теплопритоки определяются, как сумма теплопритоков отдельных видов, Вт

Q4 = q1+ q2 + q3+q4

Теплоприток от освещения q1Вт

q1=AF

где А - теплота, выделяемая источниками освещения в единицу времени на 1 м2 площади пола, Вт / м ;

F - площадь камеры, м2.

Теплоприток от пребывания людей q2, Вт

q2= 350 n

где 350 - тепловыделение одного человека при тяжелой физической работе, Вт;

n - число людей, работающих в данном помещении.

Число людей, работающих в помещении, принимают в зависимости от площади камеры: при площади камеры до 200 м2 - 2...3 человека; при площади камеры больше 200 м2 - 3...4 человека.

Теплоприток от работающих электродвигателей q3, Вт

q3= 1000 Nэ

где Nэ- суммарная мощность электродвигателей, кВт.

3) Теплоприток при открывании дверей q4, Вт

q4= KF

где К - удельный приток теплоты от открывания дверей, Вт/ м2 ;

F- площадь камеры, м2.

Расчет эксплуатационных теплопритоков представлен в таблице 3.4. Определение суммарных теплопритоков в охлаждаемые камеры представлено в таблице 3.5.



3.2.5 Определение рабочей холодопроизводительности (с учетом потерь холода)

Холодопроизводительность компрессоров, кВт

Qоpa6= k? Qкм/b

где k - коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах холодильной установки, k = 1,05 при t0= - 10°С, к = 1,1 при t0= - 40°С;

? Qкм - суммарная нагрузка на компрессоры;

b- коэффициент рабочего времени, учитывающий потери производительности при остановке компрессоров, b= 0,75...0,92.

Холодопроизводительность для камеры №1, Вт

Qоpa6=1,1·28816/0,8=39622

Холодопроизводительность для камеры №3 , Вт

Qоpa6=1,1·28060/0,8=38583

Холодопроизводительность для камеры №5 , Вт

Qоpa6= 1,1 · 33870/0,8 = 46571

Холодопроизводительность для камеры №2 (экспедиция), Вт

Qоpa6= 1,05 · 7562 / 0,75 = 10587

Холодопроизводительность для камеры №4 (экспедиция), Вт

Qорабобор=1,05·7562/0,75=10587

Холодопроизводительность для СМА, Вт

Q0рабобор= 1,1 · 48610/ 0,8= 66839

Таблица 3.3 - Расчет теплопритоков через ограждения (начало)

Назначение камеры	Обозначение ограждения	Температура в камере tв, °С	Температура наружная tн°С	Разность температур Дt,'°С	Длина ограждения, м	Ширина ограждения , м	Площадь ограждения, м2	Коэффициент теплопере; кдBт/( м2 ·К ),	Q1т, Вт	Избыточная разность температур от солнечной радиации Дtc, °С	Q1с, Вт	Q1, Вт
									на компрессор 100%	на оборудование 100%		на компрессор 100%	на оборудование 100%	на компрессор	на оборудование
2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Хранение	НСС	-28	35	63	18	6	108	0,19	1293	1293
мороженых	НСЗ	-28	35	63	24	6	144	0,19	1724	1724
грузов	НСЮ	-28	35	63	18	6	108	0,19	1293	1293	4,9	101	101
tв = -28°С	ВСВ	-28	0	28	24	6	144	0,24	968	968
	Покр	-28	35	63	24	18	432	0,18	4899	4899	14,9	1159	1159
	Пол	-28	+1	29	24	18	432	0,15	1879	1879
Всего:									12056	12056		1260	1260	13316	13316
Экспедиция	НСС	0	35	35	6	6	36	0,19	239	239
выпуска и	ВСЗ	0	-28	-28	24	6	144	0,24	-968	-
приема груза	НСЮ	0	35	35	6	6	36	0,19	239	239	4,9	34	34
tв = 0°C	ВСВ	0	-28	-28	24	6	144	0,24	-968	-
	Покр	0	35	35	24	6	144	0,18	907	907	14,9	386	386
1 зона	Пол	0	35	35	-	-	24	0,47	395	395
2 зона		0	35	35	-	-	24	0,23	193	193
3 зона		0	35	35	-	-	24	0,11	92	92				-
4 зона		0	35	35	-	-	72	0,09	227	227
Всего:									214	214		420	420	634	2712
Хранение	НСС	-28	35	63	18	6	108	0,19	1293	1293
мороженых	ВСЗ	-28	0	28	24	6	144	0,24	968	968
грузов	НСЮ	-28	35	63	18	6	108	0,19	1293	1293	4,9	101	101
tв = -28°С	ВСВ	-28	0	28	24	6	144	0,24	968	968
	Покр	-28	35	63	24	18	432	0,18	4899	4899	14,9	1159	1159
	Пол	-28	+ 1	29	24	18	432	0,15	1879	1879
Всего :									11300	11300		1260	1260	12560	12560
Экспедиция	НСС	0	35	35	6	6	36	0,19	239	239
выпуска и	ВСЗ	0	-28	-28	24	6	144	0,24	-968	-
приема груза	НСЮ	0	35	35	6	6	36	0,19	239	239	4,9	34	34
tв = 0°С	ВСВ	0	-28	-28	24	6	144	0,24	-968	-
	Покр	0	35	35	24	6	144	0,18	907	907	14,9	386	386
1 зона	Пол	0	35	35	-	-	24	0,47	395	395
2 зона		0	35	35	-	-	24	0,23	193	193
3 зона		0	35	35	-	-	24	0,11	92	92
4 зона		0	35	35	-	-	72	0,09	227	227
Всего:									214	214		420	420	634	2712
Хранение	НСС	-28	35	63	24	6	144	0,19	1724	1724
мороженых	ВСЗ	-28	0	28	24	6	144	0,24	968	968
грузов	НСЮ	-28	35	63	24	6	144	0,19	1724	1724
tв = -28°С	ВСВ	-28	35	63	24	6	144	0,19	1724	1724	6,0	164	164
	Покр	-28	35	63	24	24	576	0,18	6532	6532	14,9	1545	1545
	Пол	-28	+ 1	29	24	24	576	0,15	2506	2506
Всего :									15178	15178		1709	1709	16887	16887

Таблица 3.4 - Расчет эксплуатационных теплопритоков

Назначение камеры	Количество теплоты, выделяемой освещением на 1м2площади пола А, Вт/м2	Число людей, работающих в помещении n , чел	Мощность электродвигателей, установленных в камере Nэ, кВт	Удельный теплоприток к 1м2 пола при открывании дверей В, Вт /м2	Площадь пола камеры F ' м2	Теплоприток от освещения q1; Вт	Теплоприток от людей q2, Вт	Теплоприток от электродвигателей, q3, Вт	Теплоприток через двери q4 , Вт	Q4,Bt
										на компрессор	на оборудование
Хранение мороженых грузов tв = - 28°С	2,3	3	10	8	432	994	1050	10000	3456	15500	15500
Экспедиция выпуска и приема tв = 0°С	4,5	4	2	20	144	648	1400	2000	2880	6928	6928
Хранение мороженых грузов tв = - 28°С	2,3	3	10	8	432	994	1050	10000	3456	15500	15500
Экспедиция выпуска и приема tв = 0°С	4,5	4	2	20	144	648	1400	2000	2880	6928	6928
Хранение мороженых грузов tв = - 28°С	2,3	3	10	8	576	1325	1050	10000	4608	16983	16983



Таблица 3.5 - Расчет суммарных теплопритоков в охлаждаемые помещения

Наименование камер	Q1, Вт	Q2, Вт	Q3, Вт	Q4, Вт	Q5, Вт	Qcyм, Вт
	на компрессор	на оборудование	на компрессор	на оборудование	на компрессор	на оборудование	на компрессор	на оборудование	на компрессор	на оборудование	на компрессор	на оборудование
температура кипения t = - 40°С
Камера №1	13316	13316	-	-	-	-	15500	15500	-	-	28816	28816
tв = - 28°С
Камера №3	12560	12560	-	-	-	-	15500	15500	-	-	28060	28060
tв = - 28°С
Камера №5	16887	16887	-	-	-	-	16983	16983	-	-	33870	33870
tв = - 28°С
СМА	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	48610	48610
температура кипения t = - 10 °С
Камера №2 (эксп.)	2634	2712	-	-	-	-	6928	6928	-	-	7562	9640
tв = 0°с
Камера №4 (эксп.)	2634	2712	-	-	-	-	6928	6928	-	-	7562	9640
tв = 0°с

3.3 Выбор холодильного агента

Требования, предъявляемые к холодильным агентам, подразделяются на следующие группы:

Экологические - озонобезопасность, низкий потенциал глобального потепления, негорючесть, нетоксичность ;

Термодинамические - большая объемная холодопроизводительность; низкая температура кипения при атмосферном давлении; невысокое давление конденсации ; хорошая теплопроводность ; малые плотность и вязкость хладагента, обеспечивающие сокращение гидравлических потерь на трение и местные сопротивления при его транспортировке по системе; максимальная приближенность к заменяемым хладагентам (альтернативным озонобезопасным ) по давлениям, температурам, удельной объемной холодопроизводительности и холодильному коэффициенту;

Эксплуатационные - термохимическая стабильность, химическая совместимость с материалами и маслами, достаточная взаимная растворимость с маслом для обеспечения его циркуляции, технологичность применения ; негорючесть и взрывобезопасность ; способность растворять воду, незначительная текучесть ; наличие запаха, цвет и т. д.

Экономические - наличие товарного производства, доступные цены.

Хладагенты, отвечающие перечисленным требованиям, найти практически невозможно, поэтому в каждом отдельном случае выбирают хладагент с учетом конкретных условий работы холодильной машины, и предпочтение следует отдавать таким, которые удовлетворяют принципиальным и определяющим требованиям.

В проекте применен холодильный агент хладон R22, который разрешен к использованию до 2030 года. Он имеет низкий потенциал разрушения озона (ODP= 0,05 ) , относительно невысокий потенциал парникового эффекта (GWP= 1700 ), т.е. экологические свойства R22 значительно лучше, чем R12 и R502.

Это бесцветный газ со слабым запахом хлороформа, не взрывоопасен и не горюч. Хладон 22 умеренно растворяется в масле, легко проникает через неплотности и нейтрален к металлам, слабо растворяется в воде. Объемная доля влаги в нем не должна превышать 0,0025 %.

Его широко применяют для получения низких температур в системах охлаждения. При этом используются минеральные и алкобензольные масла.

3.4 Выбор и обоснование системы охлаждения и схемы холодильной установки

Способы охлаждения в зависимости от вида охлаждающей среды делятся на непосредственное охлаждение и на охлаждение жидким хладоносителем (косвенное охлаждение).

При непосредственном охлаждении теплота, воспринимаемая охлаждающими приборами, передается непосредственно кипящему в них хладагенту. При охлаждении хладоносителем теплота в охлаждающих приборах передается промежуточной среде - хладоносителю, с помощью которого она переносится к хладагенту, находящемуся в испарителе холодильной установки, обычно расположенном на некотором удалении от охлаждаемого объекта.

При этом способе охлаждения отвод теплоты от охлаждаемого объекта вызывает повышение температуры хладоносителя в охлаждающих приборах без изменения его агрегатного состояния.

Области применения того или иного способа определяются их особенностями, оказывающими влияние на технологический процесс, а также экономическими показателями.

Холодильная установка при непосредственном охлаждении проще, т.к. в ней отсутствуют испаритель для охлаждения хладоносителя и насос для его циркуляции. Вследствие чего эта установка требует меньших первоначальных затрат по сравнению с установкой косвенного охлаждения, а также меньших затрат электроэнергии.

В то же время способу непосредственного охлаждения присущи и серьезные недостатки, а именно:

- имеется опасность попадания холодильного агента в помещения (аппараты) при нарушениях плотности системы. Опасность для людей значительно увеличивается при применении токсичных хладагентов, например аммиака.

Даже при использовании более безопасных хладагентов, таких как хладоны, применять непосредственное охлаждение помещений, в которых может находиться большое количество людей, нежелательно.

Такое соотношение достоинств и недостатков обеих систем долгое время не давало преобладающих преимуществ ни одной из них.

Однако, в связи с появлением и широким применением автоматического регулирования подачи хладагента в приборы охлаждения, преимущество получили холодильные установки с непосредственным охлаждением как более экономичные по капитальным и эксплуатационным затратам и более долговечные.

В зависимости от вида охлаждающих приборов и способа организации циркуляции воздуха в охлаждаемом помещении бесконтакное охлаждение с передачей теплоты через воздух подразделяют на системы батарейного охлаждения ( при использовании батарей - охлаждающих приборов со свободным движением воздуха), воздушного охлаждения ( при использовании воздухоохладителей - охлаждающих приборов в вынужденным движением воздуха) и смешанного охлаждения (при использовании батарей и воздухоохладителей ).

Система воздушного охлаждения характеризуется вынужденным движением воздуха в помещении и значительно большими его скоростями, доходящими в отдельных устройствах до 10м/с.

При воздушном охлаждении воздух лучше перемешивается, вследствие чего резкой разницы температуры и влажности воздуха по объему не наблюдается.

Более высокие скорости воздуха, свойственные системам воздушного охлаждения, интенсифицируют процесс теплообмена как между охлаждаемым телом и воздухом, так и между воздухом и охлаждающими приборами (коэффициент теплоотдачи при воздушном охлаждении возрастает в среднем в три - четыре раза). Благодаря этому сокращается время охлаждения и тем самым уменьшается время технологической обработки.

Преимущества, присущие холодильным системам с воздухоохладителями очевидны, поэтому в проекте применена непосредственная децентрализованная схема охлаждения, в качестве приборов охлаждения выбраны воздухоохладители.

Подача холодильного агента к дросселирующим устройствам происходит за счет разности давлений нанизкой и высокой сторонах давления холодильной установки.

Применение децентрализованной системы охлаждения камер имеет ряд преимуществ перед централизованной системой охлаждения, таких как:

- независимость охлаждаемых объектов друг от друга;

- более надежная работа, установление точного температурного режима;

- уменьшение количества оборудования и протяженности трубопроводов;

- возможность применения агрегатированных холодильных машин и их более высокая надежность за счет упрощения и сокращения объема монтажных работ;

- высокая заводская степень готовности оборудования к монтажу.



3.5 Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования

3.5.1 Тепловой расчет и выбор компрессорного оборудования

Выбор расчетного рабочего режима холодильной установки

Температура кипения, °С

to= tв- ( 7...12)°С

to1= - 28 - 12 = - 40 °С

to2= - 2- 8 = - 10°С

В плитах СМА кипение будет осуществляться при t0= - 40°С.

Температура конденсации в установках с воздушными конденсаторами для хладоновых холодильных машин

Температура воздуха на входе в конденсатор

tвозд1=tн = 33 °С

Температура всасываемых паров для фреонов, °С

tвc=to + (15...30)oC

tвс1= - 40 +20 = - 20 °С

tвc2=- 10+20 =+10°С

Температура конденсации, °С

Задаемся типом конденсатора - с воздушным охлаждением.

Температура воздуха на входе в конденсатор tвозд1= tн= 35°С.

Температура воздуха на выходе из конденсатора

tвозд2 =tвозд1 + (4…6)°С



tвозд2= 35+5=40°С

tк-tвозд1+(10...12)°C

tк = 35 + 10 = 45 °C

Температура переохлаждения (воздухом),°C

tп=tK-(7...8)°C

tп = 45 - 7 = 38

По заданному температурному режиму в диаграмме « i-- lg р» строим рабочий цикл и определяем параметры узловых точек для t0= - 40°С

Рисунок 3.5 - Схема рабочего цикла двухступенчатой холодильной машины с винтовыми компрессорами с промежуточным охлаждением пара

Впрыск пара в корпус компрессора происходит из экономайзера;

Охлаждение масла - в экономайзере кипящим фреоном при Рпр;

Переохлаждение жидкого хладагента после конденсатора - в воздушном переохладителе (драйкулере)

Степень сжатия компрессора, которое происходит в одном корпусе винтового компрессора:

е= рк/ро =1,726/0,105 = 16,4

Промежуточное давление, МПа

Рпр= v Ро · Рк

Pпp= v l,725·0,105= 0,425

Промежуточная температура, °С

tпp = - 5°С

Таблица 3.6 - Значения параметров узловых точек цикла

Номер точки	Температура, t,°C	Давление, p, МПа	Удельный объем, V, м3/ кг	Энтальпия, i, кДж/кг
1'	-40	0,105	0,205	587
1	-20	0,105	0,23	600
2	40	0,425	0,07	635
2c	52	0,425	0,072	644
2м	30	0,425	0,075	628
3	-5	0,425	0,055	602
4	65	1,725	0,016	638
4c	76	1,725	0,018	647
4м	55	1,725	0,017	627
4'	45	1,725	0,014	616
5	45	1,725	0,00090	455
6	38	1,725	0,00085	447
6'	-5	0,425	0,016	447
7	-40	0,105	0,08	447

Расчет и подбор винтового компрессорного агрегата на tо= - 40°С для камер №1 и №3

Удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг

q0= i1- i7

q0= 587-447= 140

Действительная масса всасываемого пара в первой ступени, кг / с

M1 = Q0 / q0 Q0/(i1 - i5)

M1 = 39,622/140=0,283

Действительная объемная подача , м3 / с

Vд1=M1·v1 = м3

Vд1 = 0,283 · 0,23= 0,065

Теоретическая объемная подача , м3 / с

Vh = Vд / л

где л - коэффициент подачи компрессора, определяемый по графику в зависимости от степени сжатия [ 8 ].

Степень сжатия первой ступени

е = рпр / ро =0,425 / 0,105 = 4,05

Коэффициент подачи 1 ступени компрессора

л. = f( рк / Ро )

л = 0,85

Теоретическая объемная подача первой ступени, м3 /с

Vh = Vд / л

где л - коэффициент подачи компрессора, определяемый по графику зависимости от степени сжатия [11, стр.73 ].

Vh1=0,065/0,85=0,076

Эффективная мощность первой ступени, кВт

Nei = Mi(i2- ii) / зe1

где зe1 - эффективный к.п.д. первой ступени.

Nel-0,283(635-600)/0,55=18

Индикаторная мощность первой ступени, кВт

Nil = Nel· змех

Nil =18·0,9=16,2

Механический к.п.д. принимаем равным 0,9...0,95.

Определяем энтальпию в точке 2С:

i2c =i1 + [ (i2- i1) / зпол]

i2c=600+[(635-600)/0,8=644

Задаемся температурой в точке 2М, равной 30°С.

Определяем энтальпию в точке 4С:

i4c = i3 + [ (i4 i3) / зпол]

i2c=602+[(638-602)/0,8=647

Действительная масса всасываемого пара второй ступени, кг / с

М2 = М1 ( i2 i6)/ ( i3 i6')

М2=0,283·(635-447)/(602-447)=0,36

Действительная объемная подача , м / с



Vд2 = М2· v3, м3

Vд2 = 0,36 · 0,055= 0,02

Теоретическая объемная подача , м3 / с

Степень сжатия второй ступени

е = рк / рпр =1,725 / 0,425 = 4,05

Коэффициент подачи 2 ступени компрессора

л=f(рк/р0)

л = 0,85

Теоретическая объемная подача первой ступени, м /с

Vh2= 0,02 / 0,85 = 0,023

Эффективная мощность второй ступени, кВт

Ne2= 0,36 (638 - 602)/ 0,55= 23,6

Индикаторная мощность второй ступени, кВт

Ni2 = 23,6-0,9 = 21,24

Тепловая нагрузка на конденсатор, кВт

Qк Qo+ (Ni1+ Ni2)

где Ni1 и Ni2- сумма индикаторных мощностей первой и второй ступеней, т.к. двигатель один на обе ступени сжатия.

Qк= 39,622+ ( 46,2 + 21.24) = 77,062

Определяем объем масла для подачи в компрессор, м3 / с

Vм= Qм/cpмpмДTм



где срм - средняя теплоемкость масла , равна 2,1 кДж / (кг·К);

рм - плотность масла, равна 0,8 103 кг / м3;

ДТм - разность температур масла в процессе отвода тепла в компрессоре, К ;

Qм- количество тепла, отводимого маслом от рабочего тела, кВт;

QM=M(i2c-i2м)

Qм1=0,283·(644-628)=4,53

Qм2= 0,36-(644-627) = 6,12

Количество масла, необходимое для охлаждения паров, м3 /с

Vм1=4,53/2,1·0,8·103·22=0,000123

Vм2 = 6,12 / 2,1 · 0,8 · 103 · 21 = 0,000173

Общее количество масла, м3/с

Vобщ = 0,000123+ 0,000173 = 0,000296

Расчет и подбор винтового компрессорного агрегата на t0= - 40°С для камеры №5

Удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг

qо= 587-447 = 140

Действительная масса всасываемого пара в первой ступени, кг/с

М1=46,571/140=0,333

Действительная объемная подача ,м3/с

Уд1 = 0,333 · 0,23= 0,077

Теоретическая объемная подача, м3/с

Степень сжатия первой ступени

е=рпр/ро=0,425/0,105=4,05

Коэффициент подачи первой ступени компрессора



л = f( рк / Ро )

л = 0,85

Теоретическая объемная подача первой ступени, м3/с

Vh1=0,077/0,85=0,091

Эффективная мощность первой ступени, кВт

Nel=0,333(635-600)/0,55=21,19

Индикаторная мощность первой ступени, кВт

Ni = 21,19 · 0,9 = 19,1

Действительная масса всасываемого пара второй ступени, кг / с

М2 = 0,333 · ( 635 - 447)/ (602 - 447) = 0,423

Действительная объемная подача , м3/с

Vд2 = 0,423- 0,055 = 0,023

Теоретическая объемная подача , м3/с

Степень сжатия второй ступени

е = рк / рпр =1,725 / 0,425 = 4,05

Коэффициент подачи второй ступени компрессора

л = f( рк / рпр ); л= 0,85

Теоретическая объемная подача первой ступени, м3 /с

Vh2=0,023/0,85=0,027

Эффективная мощность второй ступени, кВт

Ne2=0,423(638-602)/0,55=27,7

Индикаторная мощность второй ступени, кВт

Ni=27,7·0,9=24,93

Тепловая нагрузка на конденсатор, кВт

Qк= 46,571+ ( 19,1 + 24,93) = 90,601

Определяем объем масла для подачи в компрессор, м3/с

Qм1=0,333·(644-628)=5,328

Qм2=0,423·(644-627)=7,191

Количество масла, необходимое для охлаждения паров, м3/с

Vм1=5,328/2,1·0,8·103·22=0,000133

Vм2=7,191/2,1-0,8-103-21=0,00020345

Общее количество масла, м3/с

Vобщ = 0,000133+ 0,000203 = 0,000336

Расчет и подбор винтового компрессорного агрегата на to= - 40°С для СМА

Удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг

qо= 587-447= 140

Действительная масса всасываемого пара в первой ступени, кг/с

М1 = 66,839/ 140 = 0,477

Действительная объемная подача,м3/с

Vд1=0,477-0,23=0,11

Теоретическая объемная подача,м3/с

Теоретическая объемная подача первой ступени, м3/с

Vhl=0,11/0,85=0,129

Эффективная мощность первой ступени, кВт

Nel=0,477(635-600)/0,55=30,35

Индикаторная мощность первой ступени, кВт

Ni1= 30,35 · 0,9 = 27,32

Действительная масса всасываемого пара второй ступени, кг/с

М2 = 0,477 · ( 635 - 447)/ (602 - 447) = 0,606

Действительная объемная подача , м3/с

Vд2 = 0,606- 0,055= 0,033

Теоретическая объемная подача, м3/c

Теоретическая объемная подача первой ступени, м3/с

Vh2= 0,033 / 0,85 = 0,039

Эффективная мощность второй ступени, кВт

Ne2= 0,606 (638 - 602)/ 0,55= 39,7

Индикаторная мощность второй ступени, кВт

Ni = 39,7-0,9 = 35,73

Тепловая нагрузка на конденсатор, кВт

Qк= 66,839+ ( 27,32 + 35,73) = 129,88

Объем масла для подачи в компрессор, м3/с

Qм1, = 0,477 · (644 - 628 ) = 7,632

Qм2= 0,606 · (644 -621)= 10,302

Количество масла, необходимое для охлаждения паров, м3/с

Vм1= 7,632 / 2,1 · 0,8 · 103 · 22 = 0,00019

Vм2= 10,302 / 2,1 · 0,8 · 103 · 21 =0,00029

Общее количество масла, м3/с

Vобщ = 0,00019+ 0,00029 = 0,00048

Подбор винтовых агрегатов производится по величине холодопроизводительности при рабочих условиях и по величине теоретической объемной подачи пара в компрессор.

По каталогу выбираем компрессорно-ресиверные агрегаты на базе винтовых полугерметичных компрессоров с экономайзером.

Таблица 3.7- Техническая характеристика компрессорно-ресиверных агрегатов с винтовыми компрессорами на tо= - 40°С

Наименование объектов	Марка агрегата	Хол-ть, кВт	Мощ-ть, кВт	Г абариты, (LxВ хН) мм	Кол-во, шт
Камеры №№1, 3	AP-HSN7461 -С-Е	40,65 при t0- - 40°С tK=45°C	43,3	1520 х 1650 х 2150	2
Камеры № 5	AP-HSN7471-C-E	46,15 при t0= - 40°С tK= 45°С	42,9	1520 х 1650 х 2230	1
СМА	AP-HSN7451 -С-Е	35,45 при t0= - 40°С tK= 45°С	32,0	1520 х 1650 х 2150	2

Построение цикла холодильной машины на t0= - 10 °С в диаграмме

«lgр - i». Определение параметров узловых точек цикла

Рисунок 3.6 - Схема рабочего цикла одноступенчатой хладоновой холодильной машины с поршневым компрессором

Таблица 3.8 - Значения параметров узловых точек цикла

Номер точки	Температура, t,°C	Давление, р, МПа	Удельный объем, v, м3/ кг	Энтальпия, i, кДж/кг
1'	- 10	0,356	0,065	600
1	+10	0,356	0,075	615
2	93	1,725	0,018	660
2'	45	1,725	0,014	616
3'	45	1,725	0,0009	455
3	33	1,725	0,00085	440
4	- 10	0,356	0,019	440

Тепловой баланс хладонового теплообменника, кДж / кг

i1- i1'- - i3'- - i3

откуда i3 = i3'- i1 + i1'

i3 = 455 + 600-615 =440

Расчет и подбор компрессоров для камер №2 и №4

Удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг

qо= 600-440= 160

Действительная масса всасываемого пара , кг / с

М= 10,587/160 = 0,066

Действительная объемная подача , м / с

Уд = 0,066 · 0,075 = 0,005

Теоретическая объемная подача , м / с

Коэффициент подачи компрессора

л =f( рк / ро ); е = 1,725/ 0,356 =4,85; л = 0,77

Vh= 0,005/0,77 = 0,007

Определение мощности электродвигателя компрессора Nдв, кВт

Теоретическая (адиабатная) мощность , кВт

Nт = M(i2-i1)

Nт = 0,066-(660-615) = 2,97

Индикаторная мощность, кВт

Ni = Nт/зi

где зi - индикаторный коэффициент полезного действия.

Ni = 2,97 / 0,7 = 4,242

Эффективная мощность ,кВт

Ne = Ni/ зм

где зм - механический КПД, учитывающий потери на трение.

Ne= 4,242 / 0,85 = 4,99

Тепловая нагрузка на конденсатор, кВт

Qк=Qo + Ni

QK= 10,587 + 4,242= 14,8

Таблица 3.9 - Выбор компрессорных агрегатов на t0=-10°С

Наименование камер	Модель	Хол-ть, кВт	Мощность, кВт	Г абариты, (LxВ хН) мм	Кол- во, шт
Камеры №№ 2,4	Агрегат компрессорно-ресиверный AP-4Z5	13,48 при to = -10°С t„ = 45°С	5,67	1450 х 700 х 870	2

3.5.2 Расчет конденсаторов и их выбор

В качестве конденсаторов используются конденсаторы воздушного охлаждения.

Площадь теплопередающей поверхности конденсатора, м2

F=Qк/k ?cp

где Qк/- тепловая нагрузка на конденсаторы, Вт ;

к - коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м2 · К)

?cp - средняя логарифмическая разность температур, °С ;

где tвозд1 и - tвозд2 - температура входящего и выходящего воздуха соответственно, °С ;

tк -- температура конденсации, °С.

Теплопередающая поверхность конденсаторов рассчитана с учетом, что коэффициент теплопередачи воздушного хладонового конденсатора принят равным 90 Вт/( м2 К ).

Средняя логарифмическая разность температур, °С

Расчет конденсаторов для камер № 1 и №3

F= 77,062 · 1000/90-7,14= 119,9 м2

Расчет конденсаторов для камеры №5

F= 90,601 · 1000 / 90 · 7,14 = 140,99 м2

Расчет конденсаторов для СМА

F= 129,880 · 1000/90 · 7,14 = 202,12 м2

Расчет конденсаторов для камер №2 и №4

F= 14,800 · 1000 / 90 · 7,14 = 23,03 м2

Выбор конденсаторов выполняется по величине площади

теплопередающей поверхности по каталогам.

Таблица 3.10- Выбор конденсаторов воздушного охлаждения

Камеры	Марка конденсатора	Нагрузка на конденсатор, кВт	Поверхность, м2	Г абариты, (LxВ хН) мм	Кол- во, шт
Камеры №№ 1,3	CR-A 562	64,8	119 2 вентилятора	1815 х920 х 1050	2
Камера № 5	CR-A612	71,2	148,6 2 вентилятора	1815 х920 х 1050	1
Камеры №№2,4	CR-A 91	80,0	10,8 1 вентилятор	975 х 570 х 850	2
СМА	CR-A 494	56,2	210 4 вентилятора	1815 х Ю80 х 850	1



3.5.3 Расчет и выбор камерного оборудования

Теплопередающая поверхность приборов охлаждения, м2

Fво=Qоб/k·Дt

где Qоб - тепловая нагрузка на камерное оборудование, Вт ;

к - коэффициент теплопередачи приборов охлаждения, Вт/( м2 К );

Дt - разность температур между воздухом в камере и кипящим холодильным агентом, °С.

Дt1 = - 28 - (- 40) = 12

Дt 2= - 2 - (- 10) = 8

В качестве приборов охлаждения используются воздухоохладители.

С учетом размера камер и необходимости создания равномерной температуры по всему объему камеры задаемся количеством и типом воздухоохладителей, их расположением в камере.

Расчет и выбор воздухоохладителей для камер №1 и №3

Теплопередающая поверхность, м2

F=28816/17,5·12=137,2

Расчет и выбор воздухоохладителей для камеры №5 Теплопередающая поверхность,м2 F= 33870/ 17,5 · 12= 161,3

Расчет и выбор воздухоохладителей для камер №2 и №4 (экспедиции) Теплопередающая поверхность,м2

F = 9640/22- 8 = 54,8

Таблица 3.11- Подбор воздухоохладителей