Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

КОГПОАУ "Кировский технологический колледж пищевой промышленности"

Курсовая работа

По МДК 02.02: «Холодильные установки»

Тема «Проект холодильной установки для хранения масла молокозавода г. Чита»

Выполнил студент: Гонцов В.Н.

Специальность 15.02.06

Группа ТХ - 41

Руководитель: Деревянченко А.Ю.

Киров

2016 г.

Содержание

Введение

1. Характеристика проектируемого холодильника для хранения масла

2. Выбор способа охлаждения, хладагента. Составление расчетной схемы

3. Расчет и подбор основного холодильного оборудования

4. Составление полной схемы холодильной установки

5. Расчет и подбор вспомогательного холодильного оборудования

6. Подбор приборов автоматики

Введение

холодильник хладагент охлаждение оборудование

Одной из важнейших проблем агропромышленного комплекса в современный период развития сельскохозяйственного производства остается вопрос наиболее полного обеспечения населения страны высококачественными продуктами питания

Основным направление решения этой проблемы было и остается повышение продуктивности животных и за счет этого увеличение производства масла, а значит и молочных продуктов. Одновременно с этим необходимо обратить внимание на повышение их качества. Без решения этого вопроса масло и молочные продукты не смогут стать конкурентоспособными не только на внешнем, но и на внутреннем рынке, который заполнили продукты зарубежных производителей. Следует учитывать, что качество масла и молочных продуктов определяется не только санитарно-гигиеническими показателями, но и его химическим составом, физико-химическими свойствами. В связи с этим на их качество оказывает влияние множество факторов, как наследственных, так и внешних, в том числе сезон года, технология получения и переработки масла.

В пищевой промышленности искусственное охлаждение обеспечивает длительное сохранение высокого качества скоропортящихся продуктов; и именно из-за недостаточного ещё использования холода в мире теряется до 40% произведённых пищевых продуктов.

В связи с этим возникла необходимость строительства новых производственных холодильников, оснащенных современным холодильным оборудованием.

Исходя из выше изложенного, целью курсового проектирования является разработка технического проекта промышленного холодильника молокозавода в городе Чита. Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

- выбрать расчетные параметры наружного воздуха;

- выполнить расчет и подбор основного оборудования;

- выполнить расчет и подбор вспомогательного оборудования;

- выполнить схему холодильной установки и произвести подбор приборов контроля рабочих параметров холодильной установки.

Чита - город (с 1851) в России, административный центр Забайкальского края. Город является крупным транспортным узлом, находящемся в 6198 км по железной дороге от Москвы (до ст. Чита-2). Он расположен в Забайкалье, при впадении реки Читы (местные жители часто называют её «Читинка») в Ингоду (бассейн Амура). 
Самым древним упоминанием о населенном пункте на месте современной Читы было письмо полномочного посла Фёдора Головина, писанное в декабре 1687 года. В 1701 году в «Ведомости сибирских городов» впервые упоминается Читинская слобода. В 1797 году Читинский острог был официально сделан селом и приписан к Городищенской волости, а населявшие его крестьяне переданы в ведение Нерчинского горного управления. Название острога Чита официально утратила в 1821 году, когда была переименована в селение. 
В период с 1920 по 1922 Чита была столицей Дальневосточной республики, с 1922 - Забайкальской губернии. В 1926 году Чита стала окружным городом Дальневосточного края, а с 1937 являлась центром Читинской области. С 1 марта 2008 - административный центр Забайкальского края.

Население -- 343 511тыс.чел

Область является крупным сельскохозяйственным регионом к востоку от озера Байкал, специализированным на тонкорунном овцеводстве. Развито также мясо-молочное и мясное животноводство, отчасти свиноводство, птицеводство. Имеет место растениеводство, основные посевные площади сосредоточены в центральных, южных и юго-восточных районах. В горнотаежных и северных районах развит охотничий промысел.

Город Чита характеризуется умеренным климатом резко континентальной области. Погода здесь формируется по воздействием умеренных континентальных воздушных масс, изменения высоты местности (Чита расположена на высоте 650 м над уровнем моря), а также иных особенностей рельефа местности (направления склонов).

Город	Географическая широта	Глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов, см	Температура, °С	Относительная влажность, %
			Среднегодовая	Расчётная	Расчётная
				летняя	зимняя	летняя	зимняя
Чита	52	220	+3,1	+33	-35	77	83

1. Характеристика проектируемого холодильника для хранения масла

Холодильная камера холодильника для хранения масла в одноэтажном варианте располагается перед перерабатывающим корпусом. Температурный режим хранения замороженного продукта составляет

-180С. Холодильник выполнен из сборных железобетонных конструкций с сеткой колонн 6 х 12 м.

Камеры хранения масла расположены ближе к железнодорожной платформе холодильника, что обеспечивает короткий путь для погрузки в вагоны рефрижераторы. Наличие в холодильнике центрального коридора создаёт удобные условия для транспортировки продукта по камере. При компоновке холодильника камеры холод. обработки не должны использоваться для проезда транспортных средств.

Длительному хранению подлежит только нерасфасованное масло (в монолите). При температуре минус 18°С срок хранения несоленого масла 12 месяцев, соленого -- 7 месяцев; при минус 12°С -- несоленого -- 9 месяцев, соленого -- 6 месяцев. Масло топленое при температуре минус 3-6°С сохраняется 12 мес. Относительная влажность воздуха в помещении должна быть не более 80%.

Сливочное масло в потребительской таре должно храниться при температуре не выше минус 3°С не более 10 суток (в пергаменте), 15 суток (в упаковке из полимерных материалов), 20 суток (в кашированной фольге) и 90 суток (в металлических банках).

Выбор расчетных параметров воздуха. Параметры внутреннего воздуха

продукт	температура	Относительная влажность	Температура поступающего продукта
масло	-18	Не более 85%	-4

2. Выбор способа охлаждения, хладагента. Составление расчетной схемы

Я выбираю централизованную систему непосредственного охлаждения, так как она имеет следующие преимущества

- простота конструкции холодильной установки - не требуется испарителя, насосов и другого оборудования для охлаждения и подачи хладоносителя;

- интенсивное охлаждение камер, которое начинается сразу после пуска компрессора;

- возможность применения более высоких температур кипения для поддержание требуемых температур воздуха в охлаждаемом объеме по сравнению с другими способами охлаждения.

Плюсы централизованной системы охлаждения заключается в том что

в ней создают общее машинное отделение для всех компрессоров или компрессорных агрегатов, а также другого оборудования, обслуживающих ряд потребителей холода.

В качестве хладагента выбираю R404а, так как он широко используется в промышленности и имеет следующие преимущества:

- значительно увеличивает сроки эксплуатации компрессоров, так как температура разрядки хладона R404a ниже, чем у хладагента R502;

- имеет ту же область применения, что и R502, так как близок ему по характеристикам;

- простота обслуживания обуславливается тем фактом, что дозаправка холодильной системы может производиться после каждой утечки;

- при работе холодильной системы расходуется меньше фреона R404a, чем R502, что позволяет сэкономить на обслуживании оборудования.

- является наиболее широко применяемым хладоном во всем мире.

R404а - это бесцветная смесь R134А(4%), R125(44%) и R143А(52%), близкая к азеотропной. Хладагент имеет постоянный состав, поэтому в случае утечки можно не беспокоиться о безопасности и характеристиках эксплуатации, которые останутся неизменными.

Хладагент R404а используется, в настоящее время как стандартная рабочая жидкость во многих промышленных и коммерческих холодильниках, а также в транспортных. Применяется для замены R-502 в уже работающих системах при соблюдении специальных условий.

Хладагент R404A имеет небольшое температурное «скольжение» и поэтому должен заправляться в жидкой фазе, но во всех других случаях этим «скольжением» можно пренебречь. Для данного курсового проекта выбрана схема холодильной машины состоящая из четырех основных агрегатов

3. Расчет и подбор основного оборудования

Расчетный (рабочий) режим холодильной установки характеризуется
температурами кипения, конденсации, всасывания (пара на входе в компрессор) и переохлаждения жидкого хладагента регулирующим вентилем Значения этих параметров выбирают в зависимости от назначения холодильной установки и расчетных наружных условий.

1. Температуру кипения в установках с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере хранения замороженных продуктов.

Температура кипения оС определяют по формуле (1):

t0 = tв - (14 ч 16), (1)

t0 = -16-14 = -30 оС

2. Температура конденсации зависит от температуры и количества подаваемой воды или воздуха. В установках с воздушным охлаждением конденсатора температуру конденсации принимают для хладоновых холодильных машин на 5 - 10 оС выше расчетной температуры наружного воздуха.

tк = tв. + (10 ч 12) оС (2)

tк = 33+5 = 38 оС

3. Температуру всасываемых паров в хладоновых машинах принимают по формуле (3):

tвс = t0 + (20 ч 30), (3)

tвс = - 20 + 30 = 10 оС



Рисунок 3 - График

Параметры хладагента заносим в сводную таблицу 10.

Таблица 10 - Параметры хладагента

Точка	T,	P, МПа	V, м3 / кг	I, кДж / кг	X, кг / кг
1	-30	0,303	0,065	356,52
1'	10	0,363	0,054	359,58
2'	53	1,688	0,014	401
2	38	1,688	0,101	382,56
3	38	1,688	1,101	257,75
4	-30	0,303	0,065	257,75

Расчет и подбор компрессора:

1. Удельная массовая холодопроизводительность хладагента:

qo = 356,52 - 257,75 = 98,77 кДж/кг

2. Действительная масса всасываемого пара:

Размещено на http://www.allbest.ru/

mд = 50/98,77 = 0,506 кг/с

3. Действительная объемная подача:

,

где

- удельный объем всасываемого пара в точке 1'

Vд = 0,506 * 0,054 = 0,02 м3/с

4. Индикаторный коэффициент подачи:

л1=303-5/303-0.05(1688+10/303-303-5/303)=0,75

5. Коэффициент невидимых потерь для прямоточных компрессоров:

лw = (273-20)/(273+38+26)=0,75

6. Коэффициент подачи компрессора:

л=0,75*0,75 = 0,562

7. Теоретическая объемная подача:



VТ =0,03/0,562=0,053 м3/c

8.Удельная объемная холодопроизводительность в рабочих условиях:

qv = 98,77/0,054= 1829,07 кДж/м3

9. Удельная объемная холодопроизводительность в номинальных условиях:

qvн = 1900 кДж/ м3

10. Коэффициент подачи компрессора в номинальных условиях:

лн =0,9*0,7=0,63

11.Номинальная холодопроизводительность:

Qoн = 50(1900*0,63)/1829,07*0,532= 61,5 кВт

12. Адиабатная мощность:

Nа= 0,571(382,56-359,58)= 13,1 кВт

13. Индикаторный коэффициент полезного действия:

зi= 0,75+0,002(-20)=0,71 кВт

14. Индикаторная мощность:

Ni =13,1/0,71= 18,45 кВт

15. Мощность трения:

NТР = 0,053*34= 1,8 кВт

16. Эффективная мощность:

Nв = 18,45+1,8= 20,25 кВт

17. Мощность на валу двигателя:

Nдв = 20,25*1,1= 22,27 кВт

18. Эффективная удельная холодопроизводительность или холодильный коэффициент:



ев = 50/20,25= 2,4 кВт

19.тепловой поток в конденсаторе:

Qк = 0,506(382,56-257,75)= 50 кВт

Исходя из расчетов теоретической объемной подачи VT и мощности двигателя NДВ я выбираю холодильный компрессор Bitzer 4F-50.2Y, т.к он компактный, у него повышенная холодопроизводительность при уменьшенной потребляемой мощности: эффективная работа клапанов, минимум пустого пространства, производительный большой объем двигателя.

Высокая износоустойчивость электродвигателя (прочный легкий сплав движущихся частей, низкое трение подшипников и алюминиевых поршней).

Таблица 11 - характеристика поршневого компрессора

Компрессор или агрегат	Bitzer 4F-50.2Y
1	2
Хладагент	R 404а
Номинальная холодопроизводительность, кВт	61,5
Эффективная мощность, кВт	11,4
Габаритные размеры: длина	1770
Габаритные размеры: ширина	620
Габаритные размеры: высота	910
Масса, кг	241

Расчет и подбор испарителя (воздухоохладителя). Воздухоохладитель - это теплообменный аппарат, предназначенный для охлаждения воздуха. Наиболее широкое распространение получили воздухоохладители ребристо-трубчатого типа, о которых пойдет речь в данной статье.

Расчет теплообменной поверхности

где

Q0 - тепловой поток через воздухоохладитель, Вт;

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

Oт- средний температурный напор между циркулирующим воздухом и кипящим хладагентом, К;

Исходя из расчетов я выбираю воздухоохладитель Alfa Laval GLE352A4

Таблица 13 - Характеристика воздухоохладителя

Воздухоохладитель	Alfa Laval GLE352A4
1	2
Площадь наружной поверхности теплообмена, м2	42,7
Диаметр, мм	350
Ширина , мм	450
Высота, мм	830
Масса, кг	165

Расчет и подбор конденсатора. Конденсатор -- это теплообменный аппарат, в котором охлаждаются и конденсируются пары хладагента в результате отдачи теплоты теплоносителю -- охлаждающей воде или воздуху.

Находим площадь теплопередающей поверхности конденсатора:

, (35)

F= 50000/10*23=217,3 м2

где

Qк - холодопроизводительность холодильной машины, Вт;

k - коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м2*К);

- средний температурный напор между конденсирующимся хладагентом и охлаждающей средой, К.

Выбираю воздушный конденсатор т.к он позволит уменьшить общий расход дефицитной воды, сократить затраты на сооружения использования устройств для охлаждения оборотной воды.

Исходя из расчетов площади теплопередающей поверхности я выбираю конденсатор воздушного охлаждения марки AKS DASIS CN 26 т.к. он соответствует требуемой площади теплопередающей поверхности.

Таблица 14 - характеристика конденсатора

Тип конденсатора	AKS DASIS CN 26
1	2
Площадь наружной поверхности теплообмена, м2	331,5
Длина, мм	3075
Высота, мм	1660
Ширина , мм	780
Масса , кг	292

Подбор терморегулирующего вентиля. Терморегулирующие вентили служат для дросселирования жидкого хладагента от давления конденсации до давления кипения, а также для регулирования подачи жидкости в воздухоохладительную систему.

Для камеры я подобрал терморегулирующий вентиль марки Danfuss TE-2 т.к. (для R404а холодопроизводительный диапазон 19 - 355(кВт)), что вполне подходит для мой системы охлаждения.

4. Составление полной схемы холодильной установки

Для улучшения работы холодильной установки предлагаю подобрать дополнительное оборудование.

Выбираю следующее оборудование:

Ресивер

Линейный ресивер -- ёмкость для хранения жидкого хладагента. Предназначен для сбора жидкости после конденсатора для равномерной подачи хладагента в испарители и создания запаса хладагента в системе.

Используется в качестве накопителя для хранения сжатого газа или жидкости под давлением и для сглаживания перепадов давления газа. Например, после компрессорных станций ресиверы устанавливаются в качестве воздухосборников и служат для сглаживания пульсаций давления после насоса, охлаждения и создания резерва сжатого воздуха, освобождения

Маслоотделитель. Маслоотделитель - отделяет масло от хладагента. устанавливаются на нагнетании поршневого компрессора и возвращают отделившееся в аппарате масло обратно в компрессор под высоким давлением. Процесс маслоотделения происходит не только за счет изменения скорости и направления движения потока паров хладагента.

Внутри аппарата установлен специальный каплеотбойник, предотвращающий унос капель масла с поверхности масла в нижней части аппарата при резких колебаниях (снижении) давления внутри маслоотделителя. Перед выходом из маслоотделителя пары хладагента, уже предварительно очищенные от капель масла, проходят специальный масляный сетчатый фильтр из нержавеющей стали, в котором происходит отделение оставшегося масла от хладагента

Трубопроводы. В проектируемой установке предлагаю использовать трубопроводы с медными трубами потому, что медь обладает целым рядом физических свойств, совокупности которых нет ни у стали, алюминия, ни у большинства полимеров. Медь не вступает во взаимодействие с фреоном, хладоном и другими распространенными хладагентами. Этот материал имеет минимальную шероховатость внутренней поверхности. Благодаря этому свойству обеспечивается высокая проходимость хладагента. Она устойчива к колебаниям температур.

Медные изделия известны своей пластичностью, газонепроницаемостью, сопротивлению к коррозии и имеет малый вес

Фильтр-грязеуловитель. ?Фильтры на всасывающей линии компрессора, или грязеуловители, предназначены для защиты поверхности цилиндров от повреждения при попадании в них ржавчины, окалины и других частиц.

Фильтр-осушитель. Он предотвращает попадание мелких частиц в РВ, предохраняя холодильную установку от поломок. Также удаление влаги из холодильной системы невозможно без применения данного фильтра.

Внутри фильтра находиться цеолит в виде гранул. Эти гранулы задерживают излишнюю влагу фреона

5. Расчет и подбор вспомогательного холодильного оборудования

Расчет и подбор ресивера

Линейные ресиверы предназначены для компенсации различия в заполнении испарительного оборудования жидкостью при изменении тепловой нагрузки. Они освобождают конденсатор от жидкости и создают равномерный поток жидкого агента к регулирующему вентилю. Линейный ресивер устанавливают между конденсатором и регулирующим вентилем. Постоянно поддерживаемый уровень жидкого холодильного агента является гидравлическим затвором, который препятствует перетеканию пара высокого давления в испаритель. Линейный ресивер является хорошим сборником воздуха и масла.

Я выбрал линейный ресивер марки F152H т.к. он более эффективен для данной холодильной установки.

Расчет объема ресивера

где

(1/2…1/3)mg - массовый расход хладагента , проходящего через ресивер, кг/ч;

V3 - удельный объем жидкости при tk, м3/кг;

Подбор маслоотделителя

Маслоотделитель подбирается по диаметру нагнетательной линии компрессора, так как у меня диаметр составляет 42.2 мм, то я подбираю маслоотделитель ОА 4188 марки Bitzer с штуцером подсоединения 42.2мм.

Выбираю этот маслоотделитель, так как у него высокая эффективность отделения масла от паров хладагента.

Подбор фильтров

Фильтры - осушители применяют во фреоновых холодильных установках для поглощения из фреона влаги, которая может попасть в систему при монтаже, ремонте или при эксплуатации.

Я выбрал фильтр марки DML т.к. в качестве материала, поглощающего влагу, используется помещенный в цилиндрический сосуд гранулированный силикагель (SiO2 - оксид кремния ) с зернами 3...5 мм. Он поглощает до 40% воды по отношению к своей массе.

Фильтр очиститель

Фильтры очистки сжатого воздуха применяются для устранения из сжатого воздуха частиц пыли, масла, мелких капель влаги (взвесь). Кроме того, поскольку при соприкосновении с элементами фильтра воздух несколько охлаждается, то частично удаляется естественная содержащаяся в воздухе в виде пара влага, и несколько уменьшается точка росы.

Я выбрал фильтр очиститель марки OMI QF010 т.к. у него алюминиевый корпус предотвращает появление коррозии; минимальное техническое обслуживание.

Подбор трубопроводов

Для соединения узлов фреоновой холодильной системы используют трубопроводы из красной меди. При подборе трубопроводов необходимо учитывать, что малый диаметр, излишняя длина, неудачная конфигурация трубопроводов приводят к дроссельным потерям из-за повышенного гидравлического сопротивления, а это в свою очередь снижает производительность холодильной системы, увеличивает потребляемую компрессором мощность. Большой диаметр труб и непродуманная конфигурация ухудшают циркуляцию и возврат масла в компрессор из-за снижения скорости хладагента и залегания масла в трубопроводах.

В подобранном мною оборудовании установлены медные трубопроводы диаметром:

Для компрессорного агрегата

Линия всасывания - 50,4 (мм);

Линия нагнетания - 42,2 (мм);

Линия жидкого хладагента - 12,7 (мм).

Для конденсатора:

Вход - 12,7 (мм);

Выход - 15,9 (мм).

Для воздухоохладителя камеры замораживания:

Вход - 12 (мм);

Выход - 28 (мм).

Для воздухоохладителя камеры охлаждения:

Вход - 9,5 (мм);

Выход - 9,5 (мм).

6. Подбор приборов автоматики

Автоматизация производственных процессов является важнейшим условием технического прогресса любой отрасли промышленности.

Цель автоматизации холодильных установок ? замена ручного труда, точное поддержание заданных параметров, предотвращение аварий, увеличение срока службы оборудования, сокращение затрат, повышение культуры производства.

Автоматический контроль за холодильной установкой осуществляется с помощью следующих приборов:

- температура в камере контролируется манометрическим термометром марки ТКП-100С3, диапазон измерений от -5°С до +50°С;

- давление в магистрали нагнетания - манометром марки МВТИф IP54 УХЛ1, с диапазоном измерения от 0 до 2,4 МПа (24 Бар).

Автоматическая сигнализация оборудования осуществляется с помощью следующих приборов:

- установлен сигнализатор уровня ресивера АКС 38 марки Danfoss.

Сигнализатор электромеханический поплавковый, предназначен для обеспечения надежного электромеханического ответа на изменения уровня жидкости, с помощью чего система оповещает световыми или звуковыми сигналами о достижении заданных или предельных значений уровня и отклонениях от них.

Автоматическая защита холодильной установки осуществляется с помощью реле.

Реле серии CAS отличаются высоким уровнем защиты, прочной и компактной конструкцией, а также ударо- и вибростойкостью. Серия CAS отвечает требованиям, которые предъявляются к большинству установок, работающих как на открытом воздухе, так и в помещениях.

Реле давления CAS могут быть использованы в системах аварийной сигнализации и регулирования на заводах, компрессорах:

- диапазоны давления: от 0 до 60 бар;

- микровыключатель с фиксированным малым значением дифференциала;

- класс защиты IP67. Прочность и стойкость по отношению к морской воде;

- вариант с мембраной для использования в системах, в которых имеют место пульсации и пики давления, а также морская вода в качестве рабочей среды;

- вариант дифференциального реле давления.

Исходя из этого, предлагаю установить следующие приборы:

- для защиты компрессоров от минимального давления на входе установить реле низкого давления марки Danfoss KP 2, с диапазоном регулирования от 2 до 20 Бар;

- для защиты компрессоров от максимального давления на выходе установить реле высокого давления марки Danfoss KP 6B, с диапазоном регулирования от 8 до 42 Бар.

Автоматическое управление холодильной установкой включает в себя:

- регулирование работы конденсатора. Установлен регулятор давления конденсации марки Danfoss KVR 15, с диапазоном регулирования от 5 до 22 Бар.

Регулирование работы воздухоохладителя:

- установлен регулятор производительности марки KVC 12, с диапазоном регулирования от 0,2 до 6 Бар.

Поддержание заданной температуры в охлаждаемом помещении осуществляется путём своевременного включения и отключения компрессора.

Размещено на Allbest.ru