Проектирование холодильной установки для хранения мороженной рыбы вместимостью 70 тонн

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Курсовая работа «Проектирование холодильной установки для хранения мороженной рыбы вместимостью 70 тонн» студента Подоляка Сергея по дисциплине «Проектирование холодильной техники и установок кондиционирования воздуха» содержит 38 страниц пояснительной записки, 6 таблиц, 5 рисунков, список литературы - 8 наименований, приложение, 3 листа формата А2 и 1 лист формата А1 графической части.

В курсовой работе спроектирован холодильник для хранения мороженной рыбы вместимостью 70 тонн для г. Киева для которого: выбрана компрессионная фреоновая (R134а) холодильная установка с безнасосной схемой непосредственного охлаждения, приняты строительно-планировочные решения, проведен расчет изоляции камеры охлаждения, выполнен калорический расчет, выбран рабочий режим установки с расчетом холодильного цикла, подобран компрессорно-конденсаторный агрегат и камерное оборудование.



СОДЕРЖАНИЕ

холодильник установка

Введение

1. Выбор способа охлаждения и схема холодильной установки

2. Разработка планировки распределительного холодильника

3. Расчет изоляции ограждающих конструкций

3.1 Выбор строительных конструкций здания

3.2 Расчет изоляции наружных стен камеры

3.3 Расчет изоляции покрытия камеры

3.4 Расчет изоляции внутренних стен холодильника

4. Калорический расчет

4.1 Теплопритоки через ограждающие конструкции

4.2 Теплопритоки от грузов

4.3 Теплопритоки при вентиляции

4.4 Эксплуатационные теплопритоки

4.5 Теплопритоки от дыхания фруктов

4.6 Определение нагрузки на оборудование и компрессор

5. Построение холодильного цикла

5.1 Выбор расчетного рабочего режима

5.2 Построение цикла в диаграмме i - lg p

6. Расчет и подбор холодильного агрегата

7. Расчет теплообменных аппаратов

7.1 Расчет конденсатора

7.2 Расчет испарителей

Заключение

Список литературы

Приложение



Введение

Охлаждение пищевых продуктов с целью их сохранения было известно людям с незапамятных времен. Еще в древнем Египте хранили воду в глиняных неотожженных сосудах, и, благодаря испарению, вода всегда оставалась холодной. Для сохранения мясных туш первобытные люди использовали горные пещеры со снегом и льдом, а также глубокие ямы - погреба. Уже в XVII в. люди научились применять смесь водного льда и поваренной соли для получения температур ниже 0 .

Только во второй половине XIX в. появились первые промышленные холодильные машины. Первая установка для замораживания мяса была построена в Австралии в г. Сиднее в 1861 г. Первые крупные холодильники с машинным охлаждением были построены в бостоне (США) и Лондоне в 1881 г. В настоящее время трудно назвать отрасль хозяйства, в которой не использовалась бы искусственное охлаждение.

Искусственное охлаждение, т.е. процесс понижения температуры источника ниже температуры окружающей среды, можно осуществить двумя путями:

1. Используя аккумулированный в ограниченном пространстве естественный холод;

2. Используя выработанный в специальных устройствах - холодильных машинах - искусственный холод.

Холодильные машины умеренного холода делятся на три основные группы: парокомпрессионные, теплоиспользующие, термоэлектрические.

В данной работе рассматривается проектирование холодильной установки для овощехранилища с парокомпрессионной холодильной машиной. Овощехранилища предназначены для временного хранения овощей и фруктов. Парокомпрессионные машины, получившие на сегодняшний день наибольшее распространение, используют энергию в виде механической работы. Основным их элементом является компрессор, снижающий и перемещающий парообразное рабочее тело - холодильный агент, в нашем случае - хладагент R134а.



1. Выбор способа охлаждения и схемы холодильной установки

На выбор системы охлаждения основное влияние оказывает следующие факторы: число и вид охлаждаемых объектов; расчетная температура в объектах; тепловая нагрузка от каждого объекта и расчетная суммарная холодонагрузка; требования техники безопасности; наличие серийно выпускаемого оборудования и приборов автоматики с требуемыми характеристиками.

На холодильниках применяются две системы охлаждения: непосредственное охлаждение кипящим холодильным агентом и охлаждение теплоносителем. Охлаждение теплоносителями практикуется в молочной промышленности, в системах кондиционирования воздуха. Такие системы следует применять только в случае, когда это вызвано соображениями безопасности. В большинстве случаев следует предпочитать систему непосредственного охлаждения [1, с. 92]. Для нашего случая принимаем систему непосредственного охлаждения.

Различают несколько способов охлаждения, нашедших широкое приминение на практике:

- посредством пристенных и потолочных батарей при естественной циркуляцией воздуха;

- воздухоохладителями с принудительной циркуляцией воздуха;

- смешанное охлаждение, при котором в камере устанавливают как батареи, так и воздухоохладители.

Охлаждение при помощи батарей используют в сравнительно небольших камерах хранения мороженных грузов. Охлаждение воздухоохладителями перспективно, но увеличивает усушку продуктов. Смешанное охлаждение применяют в больших по размерам камерах. В нашем случае применяем охлаждение воздухоохладителями.

В установках небольшой и средней производительности целесообразно применение агрегатированных холодильных машин (в основном с компрессорно-конденсаторным агрегатом), которые отличает небольшой вес, компактность, удобство монтажа и эксплуатации [5, 6]. Конденсаторы рекомендуется использовать с воздушным охлаждением, так как это позволяет упростить монтаж и добиться снижения эксплуатационных расходов, несмотря на некоторое увеличение расхода электроэнергии [1]. Таким образом, при подборе оборудования будем ориентироваться на холодильные агрегаты с воздушным охлаждением. Общая схема фреоновой холодильной установки с непосредственным охлаждением приведена на рис. 1.

1 - конденсатор; 2 - компрессор; 3 - теплообменник;

4 - регулирующий вентиль; 5 - испаритель.

Рис. 1 Схема фреоновой холодильной установки



2. Разработка планировки холодильной установки для овощехранилища

Выбираем состав холодильника. Согласно [1, с.12-13, табл. 2] для холодильников хранения мороженной рыбы емкостью 70 т. принимаем 1 камеру для хранения мороженной рыбы с расчетной температурой воздуха -20 ? -25 ⁰С, относительной влажностью воздуха 80-90 %, с температурами продукта: поступающего - -8 ? -15 ⁰С, выпускаемого - -20 ? -25 °С , продолжительность термообработки - 24 часа.

Размер сетки колон принимаем 6х6 м.

Принимаем, что в здании должен быть предусмотрен один сквозной тамбур.

Определяем строительную площадь камеры:

, м², (1)

где - вместимость камер хранения грузов, т., в нашем случае - 70 т. по заданию;

- норма нагрузки на 1 м³ грузового объема камеры, по [1, с.42, табл. 8]

= 0,45 т/м³;

- грузовая высота штабеля, м., при высоте камеры 3,8 м принимаем

= 2,5 м;

- коэффициент использования строительной площади камеры, по [1, с.44] принимаем = 0,75.

Подставив получим:

Количество строительных прямоугольников находим по формуле:



, (2)

где - строительная площадь одного прямоугольника при принятой сетке колонн, м². = 36 м².

Таким образом:

,

принимаем 3 прямоугольника.

Тогда принятая строительная площадь камеры:

.

Действительная емкость камеры:

т.

Определяем площадь вспомогательных помещений (тамбура):

.

Рассчитываем требуемую площадь машинного отделения:

.

Рассчитываем требуемую площадь служебных помещений:

.

В результате получаем, что строительная площадь холодильника равна 6-ти прямоугольникам.

Планировка холодильника с учетом рассчитанных площадей приведена на листе КР.ПХТ.6.050503.56.01.00.К.



3. Расчёт изоляции ограждающих конструкций

3.1 Выбор строительных конструкций здания

Общий коэффициент теплопередачи многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями рассчитывают по формуле:

, (3)

где - общее сопротивление теплопередаче многослойной ограждающей конструкции, м²•К/Вт;

- сопротивление теплоотдаче соответственно с наружной и внутренней стороны ограждения, м²•К/Вт; , ;

- сопротивление теплопроводности і-го строительного слоя конструкции, м•К/Вт; ;

- сопротивление теплопроводности термоизоляционного слоя, м²•К/Вт; ;

- коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней стороны ограждения соответственно;

- толщина строительных слоев конструкции, м;

- коэффициент теплопроводности слоев конструкции, Вт/(м²•К);

- толщина теплоизоляционного слоя, м;

- коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, Вт/(м²•К).

Выбираем строительные конструкции здания. Принимаем, что здание выполнено из кирпичной кладки; покрытие бесчердачного типа. Кровельные плиты - ребристые, длиной 6 м и толщиной полки 35 мм.

Конструкцию покрытия (рис.2) принимаем следующую: кровельный рулонный ковер (пароизоляция), бетонная стяжка, засыпная теплоизоляция, плитная теплоизоляция, железобетонная плита покрытия.

1 - 5 слоев гидроизола на битумной мастике

2 - стяжка из бетона по металлической сетке

3 - пароизоляция - слой пергамина

4 - плитная теплоизоляция из минераловатных плит

5 - железобетонная плита покрытия

Рис. 2 Конструкция покрытия

1 - чистый пол из мозаичных бетонных плит

2 - бетонная подготовка

3 - пароизоляция - 2 слоя полиэтиленовой пленки

4 - теплоизоляция - керамзитовый гравий

5 - бетонная подготовка по уплотненному грунту со щебнем

6 - грунт основания

Рис. 3 Конструкция пола

1 - цементная штукатурка

2 - теплоизоляция - жесткие минераловатные плиты

3 - пароизоляция - 2 слоя битумной мастики

4 - цементная штукатурка

5 - наружный слой из кирпичной кладки

Рис. 4 Конструкция наружных стен

1 - цементная штукатурка

2 - теплоизоляция - жесткие минераловатные плиты

3 - пароизоляция - 2 слоя битумной мастики

4 - кирпичная кладка

Рис. 5 Конструкция внутренних стен



Конструкцию пола принимаем такую: чистый пол из мозаичных бетонных плит М300 (50 мм), бетонная подготовка (10 мм), 1-2 слоя полиэтиленовой пленки, теплоизоляция - керамзитовый гравий, бетонная подготовка с электронагревателем - 100 мм, гидроизоляция - гидроизол на горячей битумной мастике, бетонная подготовка М100 - 100 мм по уплотненному грунту со щебнем (рис.3) [1, с.64, 71-72].

Принимаем, что все наружные стены здания выполнены кирпичной кладкой в полтора кирпича (380 мм), покрытая с одной стороны цементной штукатуркой (20 мм). Пароизоляционный слой из двух слоев битумной мастики (общая толщина 2 мм). В качестве теплоизоляции применен пенопласт полистирольный ПС-БС. Отделочный слой - цементная штукатурка (20 мм) (рис. 4).

Для расчета толщины теплоизоляционного слоя ограждений необходимо знать температуру воздуха внутри камер, а для наружных стен - дополнительно среднегодовую температуру наружного воздуха. Расчетная температура внутри камеры - -23 °С. Среднегодовую температуру наружного воздуха принимаем для г.Киева равной +7 °С.

3.2 Расчет изоляции наружных стен камеры

Требуемый коэффициент теплопередачи стен для заданных условий согласно [1, с.65, табл. 13] . Коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности принимаем по [1, с.67, табл. 14] , ; , .

По [1, с.68, табл.15] определяем коэффициенты теплопроводности отдельных слоев принятой конструкции стен, рассчитываем термическое сопротивление каждого слоя, данные и результат расчета заносим в табл. 1.

Определяем суммарное сопротивление всех слоев, кроме изоляции (из табл.1):

.

Таблица 1

№ слоя	Наименование и материал слоя		, Вт/(м2•К)	, м2·К/Вт
1	Цементная штукатурка	0,02	0,9	0,022
2	Теплоизоляция из пенополистирола ПС-БС	Требуется определ.	0,04	Требуется определ.
3	Пароизоляция - 2 слоя битумной мастики	0,002	0,30	0,007
4	Цементная штукатурка	0,02	0,9	0,022
5	Наружный слой из кирпичной кладки	0,38	0,82	0,463

Требуемую толщину изоляционного слоя находим по формуле:

(4)

Подставляя данные, получаем:

Пенополистирол выпускается в виде плит 500х1000 толщиной 20, 30, 40, 50 и 100 мм. Принимаем толщину изоляционного слоя 160 мм: из 4-х слоев плит толщиной по 40 мм.

Поскольку принятая толщина изоляционного слоя мало отличается от требуемой, принимаем .

3.3 Расчет изоляции покрытия камеры

Требуемый коэффициент теплопередачи бесчердачных покрытий для заданных условий согласно [1, с.65, табл. 13] . Коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности принимаем по [1, с.67, табл. 14] , ; , .

По [1, с.68, табл.15] определяем коэффициенты теплопроводности отдельных слоев принятой конструкции покрытия, рассчитываем термическое сопротивление каждого слоя, данные и результат расчета заносим в табл. 2.

Таблица 2

№ слоя	Наименование и материал слоя		, Вт/(м2•К)	, м2·К/Вт
1	5 слоев гидроизола на битумной мастике	0,012	0,3	0,04
2	Стяжка из бетона по металлической сетке	0,04	1,86	0,022
3	Пароизоляция - слой пергамина	0,001	0,15	Не учитываем
4	Плитная теплоизоляция из пенополистирола ПС-БС	Требуется определ.	0,04	Требуется определ.
5	Железобетонная плита покрытия	0,035	2,04	0,017

Определяем суммарное сопротивление всех слоев, кроме изоляции (из табл.2):

.

Требуемую толщину изоляционного слоя находим по формуле (4):

Принимаем толщину изоляционного слоя - 3-ех слоев плит толщиной 50 мм и 2-х слоев плит толщиной 30 мм.

Поскольку принятая толщина изоляционного слоя не отличается от требуемой, принимаем .

3.4 Расчет изоляции пола холодильной камеры

В расчете учитываем только слои, лежащие выше бетонной подготовки. Требуемый коэффициент теплопередачи пола [1, с.65].

Коэффициенты теплоотдачи и соответствующие термические сопротивления: от грунта к конструкции пола , от поверхности пола к воздуху камеры , . По [1, с.68, табл.15] определяем коэффициенты теплопроводности отдельных слоев принятой (см. п. 3.1) конструкции пола, рассчитываем термическое сопротивление каждого слоя, данные и результаты расчета заносим в табл. 3.

Таблица 3

№ слоя	Наименование и материал слоя		, Вт/(м2•К)	, м2·К/Вт
1	Чистый пол из мозаичных бетонных плит	0,04	1,86	0,022
2	Армобетонная стяжка	0,08	1,86	0,043
3	Пароизоляция - слой полиэтиленовой пленки	0,001	0,15	Не учитываем
4	Теплоизоляция - керамзитовый гравий	Требуется определ.	0,17	Требуется определ.
5	Бетонная плита М200 с электронагревателем	-	-	-

Суммарное сопротивление слоев конструкции из табл. 3:

.

Требуемая толщина изоляционного слоя определяется по формуле (4):

.

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя - засыпки керамзитовым гравием 620 мм.

Действительное значение коэффициента теплопередачи пола определяем по формуле (5):



3.5 Расчет изоляции внутренних стен холодильника

Принимаем, что внутренние стены между охлаждаемым помещением и тамбуром выполнены из кирпичной кладки с теплоизоляцией из плит пенопласта полистирольного марки ПС-БС (рис. 5).

Требуемый коэффициент теплопередачи внутренних стен [1, с.65, табл. 13]. Коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности принимаем по [1, с.67, табл. 14] , .

По [1, с.68, табл.15] определяем коэффициенты теплопроводности отдельных слоев принятой конструкции стен, рассчитываем термическое сопротивление каждого слоя, данные и результат расчета заносим в табл. 3.

Таблица 3

№ слоя	Наименование и материал слоя		, Вт/(м2•К)	, м2·К/Вт
1	Цементная штукатурка	0,02	0,9	0,022
2	Теплоизоляция из пенополистирола ПС-БС	Требуется определ.	0,04	Требуется определ.
3	Пароизоляция - 2 слоя битумной мастики	0,004	0,30	0,013
4	Слой из кирпичной кладки	0,38	0,82	0,463

Определяем суммарное сопротивление всех слоев, кроме изоляции (из табл.4):

.

Требуемую толщину изоляционного слоя внутренней стены находим по формуле (4):

Принимаем толщину изоляционного слоя : из 2-х слоев плит толщиной по 40 мм.

Поскольку принятая толщина изоляционного слоя не отличается от требуемой, принимаем .

Результаты расчетов толщины теплоизоляции и коэффициентов теплопередачи ограждаемых конструкций сводим в таблицу 4:

Таблица 4

Ограждение	tв,	бн	бв	Rн	Rв	?дi/лi
			м2·К/Вт	мм
Наружные стены камер	-23	23,3	8	0,043	0,125	0,514	158	160	0,216	0,216
Покрытие охлаждаемых камер	-23	23,3	6,5	0,043	0,154	0,079	210	210	0,18	0,18
Полы охлаждаемых камер	-23	-	6,5	0	0,154	0,065	616	620	0,26	0,259
Внутренние стены помещений	-23	8	8	0,125	0,125	0,615	80	80	0,35	0,35



4. Калорический расчет

Для обеспечения поддержания оптимального режима обработки и хранения продуктов необходимо правильно выбрать оборудование камер, машинного и аппаратного отделений и т.д.

Подбор холодильного оборудования производится на основании калорического расчета, учитывающего все теплопритоки, которые могут повлиять на изменение температурного режима в камерах.

Калорический расчет производится для каждого охлаждаемого помещения отдельно, что позволяет подобрать камерное оборудование.

Тепло в охлаждаемые помещения проникает от следующих источников:

1. От наружного воздуха через ограждения вследствие разности температур и действия солнечной радиации Q₁;

2. От груза при термической обработке Q₂ или от фруктов в результате дыхания Q₅ (для фрукто- и овощехранилищ);

3. От наружного воздуха при вентиляции помещений Q₃;

4. От различных источников при эксплуатации Q₄.

Эти теплопритоки изменяются в зависимости от времени года, сезонности поступления продуктов и других причин.

Холодильное оборудование должно быть выбрано так, чтобы отвод проникающего в камеру тепла был обеспечен при самых неблагоприятных условиях. Основную долю теплопритоков составляют теплопритоки через ограждения Q₁ и от грузов Q₂.

Нагрузку на камерное оборудование определяют как сумму всех теплопритоков в данную камеру, так как камерное оборудование должно обеспечить отвод теплоты при самых неблагоприятных условиях.

(6)



4.1 Теплопритоки через ограждающие конструкции

Теплопритоки через ограждающие конструкции Q₁ определяют как сумму теплопритоков, вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения Q_1т, а также теплопритоков в результате воздействия солнечной радиации Q_1с через покрытия и наружные стены:

, (7)

Теплопритоки через стены, перегородки, перекрытия или покрытия Q_1т рассчитывают по формуле:

, Вт (8)

где - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²•К);

F - расчетная площадь поверхностей ограждения, м²;

- расчетная разность температур, ;

- расчетная температура воздуха с наружной стороны ограждения, ;

- расчетная температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, .

Для наружной западной стены при высоте помещения h=3,8 м расчетная площадь поверхности F = 12·3,8 = 45,6 м², действительный коэффициент теплопередачи (см. табл. 4) , расчетная разность температур . Тогда по формуле (8):

.

Для остальных стен и покрытия рассчитанные величины заносим в табл.5.

Теплопритоки от солнечной радиации через наружные стены и покрытия холодильников определяют по формуле:

(9)

где - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²•К);

F - расчетная площадь поверхностей ограждения, м²;

- избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, .

Для наружной западной стены при высоте помещения h = 3,8 м площадь поверхности, облучаемой солнцем F = 12·3,8 = 45,6 м², действительный коэффициент теплопередачи , избыточная разность температур для кирпичной стены и географических широт 40-60^о , [1, с. 78, табл. 16]. Тогда по формуле (9):

.

Для остальных стен и покрытия рассчитанные величины заносим в табл.5., но в расчете учитываем только от покрытия и значение от одной стены, у которой оно наибольшее по сравнению с другими.

Для внутренних стен при высоте помещения h=3,8 м расчетная площадь поверхности F = 3·6·3,8 = 68,4 м², действительный коэффициент теплопередачи (см. табл. 4) , расчетная разность температур . Тогда по формуле (8):

.

Рассчитанную величину заносим в табл.5.

Для покрытия камеры расчетная площадь поверхности которой составляет F = 108 м², действительный коэффициент теплопередачи (см. табл. 4) , расчетная разность температур . Тогда по формуле (8):

.

Рассчитанную величину заносим в табл.5.

Для покрытия камеры расчетная площадь поверхности которой составляет F = 108 м², действительный коэффициент теплопередачи , избыточная разность температур для покрытия и географических широт 40-60^о , [1, с. 77]. Тогда по формуле (9):

.

Рассчитанную величину заносим в табл. 5.

Теплоприток через пол определяется по формуле:

где - площадь пола, м², ;

- средняя температура слоя с нагревательным,. Принимаем [1, с.76].

.

Таблица 5 Расчет теплопритоков через ограждения

Ограждение
Стена наружная западная	0,216	45,6	54
Стена наружная западная на солнечную радиацию	0,216	45,6	13,2
Стена наружная северная	0,216	45,6	54
Стена наружная северная на солнечную радиацию	0,216	45,6	0	0
Стена наружная восточная	0,216	22,8	54	256,9392
Стена наружная восточная на солнечную радиацию	0,216	22,8	11	(54,1728)*
Стены внутренние	0,35	3х22,8	21,7	519,498
Покрытие	0,18	108	54	1049,76
Покрытие на солнечную радиацию	0,18	108	17,7	344,088
Пол	0,26	108	25
Суммарный теплоприток Q1, Вт	4066,057

* - не учитывается при расчете суммарной величины Q₁.

Суммарная величина теплопритоков в камеру через ограждения:

Q₁ = 531,8784+130,015+531,8784+256,9392+519,498+1049,76+344,088+702 = 4066,057 ? 4066 Вт.

4.2 Теплопритоки от грузов

При холодильной обработки продуктов каждый килограмм продукта выделяет теплоту в качестве .

Теплоприток Q₂ от поступающих в камеру хранения продуктов определяют по формуле:

(10)

где - суточное поступление продуктов, т/сут;

- разность удельных энтальпий продуктов, соответствующих начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг;

- время термообработки, ч.

В нашем случае суточное поступление продукта для камер хранения овощехранилища принимаем 7% от емкости камеры [1, с.80]. М_пр = 0,06•70 = 4,2 т. Принимаем по [1, с.11, табл. 2] температуру поступающего продукта -12 , находим его энтальпию кДж/кг [1, с.81, табл.19], температуру продукта после хранения принимаем равной температуре в камере -23 , его энтальпия при этом [1, с.81, табл.19]. Продолжительность термообработки принимаем

Тогда

1186,11 Вт

4.3 Теплопритоки при вентиляции

Так как камеры хранения мороженной рыбы принудительно не вентилируются, принимаем .

4.4 Эксплуатационные теплопритоки

Эксплуатационные теплопритоки определяются, как сумма теплопритоков отдельных видов:

(12)

Эти теплопритоки возникают вследствие освещения камер, пребывания в них людей, работы электродвигателей и открывания дверей.

Теплопритоки от освещения рассчитываем по формуле:

где - теплота, выделяемая источниками освещения в единицу времени на 1 м² площади пола, Вт/м² (принимаем А = 1,16 Вт/м² [1, с.84]);

- площадь камеры, м².

Таким образом:

.

Теплопритоки от пребывания людей рассчитываем по формуле:

где 230 - тепловыделение одного человека при умеренной физической работе, Вт;

- число работающих в данном помещении (принимаем 2 чел.).

Тогда

.

Теплопритоки от работающих электродвигателей принимаем равным 0, так как камера охлаждается пристенными батареями и не вентилируется, то есть электродвигателей в камере нет.

Теплопритоки при открывании дверей находим по величине удельного теплопритока В = 2,5…5 Вт/м², отнесенного к 1 м² площади пола:

где В - удельный теплоприток, В = 4 Вт/м².

Суммарная величина эксплуатационных теплопритоков по формуле (12):

Q₄ = 125,3 + 460 + 0 + 432 = 1017,3 ? 1017 Вт.

4.5 Определение нагрузки на оборудование и компрессор

Камерное оборудование подбирается по максимальным теплопритокам для данного помещения, все теплопритоки принимаются полностью (формула (6)):

Q_об = УQ = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ = 4066,06 + 1186,11 + 0 + 1017,3 = 6269,47 Вт.

Нагрузка на компрессор Q_км складывается из всех видов теплопритоков, причем по отдельным видам теплопритоков может приниматься не полностью, а частично, так как максимумы теплопритоков по отдельным видам в разных камерах могут не совпадать.

Для холодильников хранения мороженной рыбы теплопритоки через ограждения принимаются в размере 80% от максимальных.

Теплопритоки от груза при подборе компрессора принимают полностью.

Теплопритоки при вентиляции камер учитывают при подборе компрессоров на распределительных холодильниках только для специализированных фруктовых камер, на мясо- и рыбокомбинатах при вентиляции производственных помещений.

Эксплуатационные теплопритоки принимают в размере от 50 до 70% от максимальных значений.

Таким образом, нагрузка на компрессор:



5. Построение холодильного цикла

5.1 Выбор расчетного рабочего режима

Расчетный рабочий режим холодильной установки характеризуется температурами кипения t₀, конденсации t_к, всасывания (пара на входе в компрессор) t_вс, и переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем t_п. Значения этих параметров выбирают в зависимости от назначения холодильной установки и расчетных наружных условий.

Температуру кипения в установках с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере.

При проектировании холодильных установок с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере.

При проектировании холодильных установок с непосредственным охлаждением температуру кипения фреона принимают на 14…16 ниже температуры воздуха в камере:

.

Для нашего случая принимаем:

.

Температуру конденсации для установок с конденсатором водяного охлаждения принимаем:

.

Перегрев паров на выходе из испарителя обычно составляет (). Принимаем

.

В теплообменнике холодные пары, идущие из испарителя в компрессор, нагреваются еще на , а жидкий хладагент, идущий из конденсатора к регулирующему вентилю, охлаждается за счет этого на 12-15 . С учетом этого, температуру всасываемых паров принимаем:

.

Однако при построении цикла нельзя одновременно задаваться и перегревом паров, и переохлаждением жидкого хладагента. Поэтому обычно принимают величину перегрева паров фреона, а температуру переохлаждения находят по энтальпии жидкости, выходящей из теплообменника, которую в свою очередь находят из его теплового баланса при построении цикла по следующей формуле:

, (14)

где i - энтальпия хладагента в соответствующих точках цикла, кДж/кг.

5.2 Построение цикла в диаграмме i - lg p

Построение цикла в диаграмме i - lg p (лист КР.ПХТ.6.050503.56.02.00.К и приложение) выполняем в следующей последовательности:

1. На диаграмму наносим линии постоянного давления (изобары) p_о и p_к, соответствующие температурам насыщения при и .

2. На пересечении изобары p_о с изотермой находим точку 1, характеризующую состояние перегретого пара на входе в компрессор.

3. Через точку 1 проводим линию постоянной энтропии (адиабату) до ее пересечения с изобарой p_к в точке 2. Эта точка характеризует состояние паров хладагента, выходящего из компрессора.

4. На пересечении изобары p_к с пограничной кривой для жидкости находим точку 3', определяющую состояние жидкого хладагента на выходе из конденсатора.

5. Затем продолжаем изобару p_к влево до пересечения с линией постоянной энтальпии в точке 3, которая находится из теплового баланса теплообменника. В нашем случае энтальпия в точке 3:

Эта точка характеризует состояние жидкого холодильного агента на входе в регулирующий вентиль, температура в которой

6. Через точку 3 проводим линию постоянной энтальпии, отображающую процесс дросселирования в регуляторе потока, до ее пересечения с изобарой p_о в точке, характеризующей состояние парожидкостной смеси на входе в испаритель (точка 4).

7. На пересечении линии p_о с пограничной кривой сухого насыщенного пара лежит точка 1', характеризующая полное превращение жидкости в пар.

8. Для каждой найденной точки цикла по линиям диаграммы определяем значения температуры t, давления р, удельного объема v, энтальпии і, энтропии s и паросодержания х, полученные результаты сводим в табл. 6

Таблица 6

Точка цикла		P,	V, м3/кг	i, кДж/кг	s,	х
		МПа			кДж/кг0С
1'	-30	0,086	0,23	380	1,75	1
1	-5	0,086	0,25	400	1,84	Перегр. пар
2	69	0,78	0,033	455	1,84	Перегр. пар
2'	30	0,78	0,026	415	1,72	1
3'	30	0,78	-	242	1,15	0
3	20	0,78	-	227	-	Переохл. жидк.
4	-30	0,086	0,065	227	1,11	0,29



6. Расчет и подбор холодильного агрегата

Исходные данные для теплового расчета: требуемая холодопроизводительность машины, принимаемая равной тепловой нагрузке на компрессор ; расчетная (структурная) схема холодильной машины; расчетный температурный режим.

Определяем удельную массовую холодопроизводительность:

.

Находим удельную работу сжатия в компрессоре:

.

Рассчитываем удельную тепловую нагрузку на конденсатор:

.

Определяем массовый расход циркулирующего хладагента, требуемый для отвода теплопритоков (в кг/с):

где - требуемая холодопроизводительность компрессора по калорическому расчету, Вт.

Действительный объем пара, поступающего в компрессор:

(15)



где - удельный объем всасываемого пара, м³/кг (точка 1 цикла)

.

По формуле (15) получаем:

.

Объем описываемый поршнями компрессора в единицу времени, определяем по формуле:

, (16)

где - коэффициент подачи компрессора, определяемый в зависимости от отношения давлений р_к/р_о = 0,78/0,086 = 9,07 по [1, с.189, рис.73], принимаем .

Подставив значения в формулу (16), получим:

.

Далее на основании полученного значения V по каталогу подбирается компрессор или компрессорно-конденсаторный агрегат холодильной машины (один или несколько) таким образом, чтобы действительный объем, описанный поршнями компрессора (или сумма объемов - для нескольких агрегатов) был больше на 25 - 30%. То есть в нашем случае холодильная машина должна иметь объем:

.

Близкий к найденному часовой объем может обеспечить две машины ХМ1-9 V=41,2 м³/час каждая [3, с.229-231]. Наличие двух машин, работающих на одну камеру, повысит надежность холодильной установки, так как одновременный отказ двух машин маловероятен, а при отказе одной из машин, другая сможет временно обеспечить температурный режим, близкий к расчетному в большей части годового периода.

Определяем теоретическую (адиабатическую) мощность сжатия в компрессоре:



.

Действительная (индикаторная) мощность сжатия рассчитывается по формуле:

где - индикаторный к.п.д., для бескрейцкопфных компрессоров

[1, с.117], принимаем .

Тогда

.

Эффективная мощность (на валу компрессора) определяется следующим образом:

где - механический к.п.д., учитывающий потери на трение, для бескрейцкопфных компрессоров [1 с.117], принимаем .

Тогда

Теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор:

Действительная тепловая нагрузка на конденсатор:



.

Технические характеристики холодильных машин ХМ1-9 [1, с.212-214]:

Агрегат АК1-9

Холодопризводительность, ккал/час 9000

Зарядка, кг

Фреона-1240

Масло ХФ-12-18

в компрессор2,5

в систему2,5

Максимальный расход охлаждающей воды, м³/ч2,4

Масса (с маслом), кг416

Габариты, мм1630Х1055Х840

КомпрессорФУБС-9

ТипУ-образный, бессальниковый

Число уилиндров4

Диаметр цилиндров, мм67,5

Ход поршня, мм50

Частота вращения вала, об/мин960

Объем, описываемый поршнями, м³/ч41,2

Электродвигатель (встроенный) АПВ2-51-6Ф

Частота вращения ротора, об/мин960

Напряжение, В220/380

Мощность, кВт5,0

Конденсатор АК1-9-010

Тип Водяного охлаждения, кожухотрубный

Поверхность охлаждения, м²4,0

Фильтр-осушительОФФ-15

ТеплообменникТФ₂-25

ИспарительИРСН-12,5

Площадь поверхности испарителя, м²12,5

Количество, шт20

Щит управленияЩУ-2-9

Масса, кг50

Щит сигнализацииЩС-2-9

Масса, кг4

Приборы автоматики

Реле давленияРД-3-01

Соленоидный вентиль для водыСВМ-25

Терморегулирующий вентильТРВ-2М, 10 шт.

Соленоидный вентиль для фреона СВМ-10, 5 шт.

Термореле дистанционное ТРД-3, 4 шт.



7. Расчет теплообменных аппаратов

7.1 Расчет конденсатора

Проведем проверочный расчет достаточности площади поверхности конденсаторов, установленных на компрессорно-конденсаторных агрегатах принятых холодильных машин, для отведения теплоты, передаваемой хладагенту в испарителях и компрессоре.

Требуемую площадь поверхности конденсатора рассчитываем по действительной тепловой нагрузке на конденсатор, определенной при расчете компрессора (гл. 5).

Требуемая площадь теплопередающей поверхности:

где - действительная тепловая нагрузка на конденсатор (тепловой поток), Вт, ;

- общий коэффициент теплопередачи, Вт/(м²•К) ;

- расчетная разность температур (средний температурный напор), ,

.

Подставив значения, получим:

Учитывая что холодильную камеру охлаждают две холодильные машины ХМ1-9, каждая из которых содержит конденсатор АК1-9-010 с площадью охлаждаемой поверхности 4 м², общая площадь для отведения действительной тепловой нагрузки, составляет 8 м² и является достаточной, так как она больше рассчитанной требуемой.

7.2 Расчет испарителей

Проведем проверочный расчет достаточности площади поверхности испарителей, которым комплектуются принятые холодильные машины ХМ1-9, для отведения теплоты, проникающей и выделяемой в холодильной камере.

Требуемую площадь поверхности испарителей рассчитываем по тепловой нагрузке на оборудование, определенной при калорическом расчете (см. п. 4.5).

Требуемая площадь теплопередающей поверхности испарителей:

где - тепловая нагрузка на камерное оборудование (тепловой поток), Вт, ;

- расчетный коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(м²К), для испарительных ребристых батарей по [1, с. 192] принимаем ;

- расчетная разность температур (средний температурный напор), , принимаем .

Подставив значения, получим:

.

Учитывая, что камера охлаждается испарителями типа ИРСН-12,5 с площадью теплопередающей поверхности F = 12,5 м² которыми комплектуются машины ХМ1-9, потребное их количество



Каждая из двух машин ХМ1-9, выбранных для охлаждения камеры холодильника, комплектуются 20-мя испарителями ИРСН-12,5, то есть общее число испарителей в камере - 40 (n = 30), что удовлетворяет расчету с избытком.



Заключение

В курсовой работе спроектирована холодильная установка для хранения мороженной рыбы вместимостью 70 тонн для г. Киева. Холодильник однокамерный с температурой в камере, согласно рекомендуемым в литературе режимам для холодильников данного типа - . Строительная площадь камеры принята равной 108 м². Основное строительно-планировочные решения следующие: здание отдельно стоящее одноэтажное с сеткой колон 6х6, выполнено из кирпичной кладки, высота помещения 3,8 м, кроме холодильной камеры имеет тамбур, машинное отделение, служебное помещение, открытую автомобильную платформу. Наружные стены выполнены кирпичной кладкой в полтора кирпича (380 мм), внутренние - из кирпича. Покрытие бесчердачное из ребристых железобетонных плит, полы с электрообогревом; тепловая изоляция стен и покрытия - пенополистирол ПС-БС, пола - керамзитовый гравий.

Для охлаждения использованы две промышленно выпускаемые парокомпрессионные фреоновые холодильные машины ХМ1-9 с конденсаторами водяного охлаждения холодопроизводительностью при стандартных условиях - 9000 ккал/ч каждая. Схема охлаждения - непосредственное пристенными батареями типа ИРСН-12,5 (40 шт.). В машинах установлены поршневые двухцилиндровые вертикальные бессальниковые компрессоры 2ФУБС12. По расчетам подобранные холодильные машины обеспечат поддержание требуемой температуры в холодильной камере при температуре окружающей среды .



Список литературы

1. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и установок кондиционирования воздуха. -- М.: Пищевая промышленность, 1972. -- 382 с.

2. Румянцев Ю.Д., Калюнов В.С. Холодильная техника: Учебник для вузов. -- СПб.: Изд-во «Профессия», 2003. -- 360 с.

3. Гиль И.М. и др. Устройство, монтаж, техническое обслуживание и ремонт холодильных установок. -- М.: Пищевая промышленность, 1973, -- 464 с.

4. Конвисер И.А., Канарчук Е.А., Самотокин А.Г. Холодильная техника и холодильная технология. Лабороторный практикум. -- К.: Высшая школа, 1978. --120 с.

5. Зеленовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки: Малые холодильные установки. - М.: пищевая промышленность, 1979.- 448 с.

6. Чумак И.Г., Никульшина Д.Г. Холодильные установки. Проектирование: Учеб. Пособие для вузов. -- К.: Высш. шк., 1988 -- 280 с.

7. Кочетков Н.Д. Холодильная техника. - М.: Машиностроение, 1966 - 408 с.

8. Костенко Е.М. устройство, ремонт и обслуживание холодильного оборудования. -- К.: Основа, 2004. -- 408 с.

РаРазмещено на Allbest.rubest.ru