Проектирование холодильника

Размещено на http://www.allbest.ru

Задание на проектирование

Тип холодильника - рыбный.

Место строительства - город Волгоград.

Условная емкость - 4000 т.

Холодильный агент - R 717 (аммиак).

Технологическое оборудование:

Скороморозильный аппарат 20 т/сут.

Система охлаждения - непосредственная.

Подача холодильного агента - безнасосная.

Введение

Обычно холодильник - это промышленное предприятие (или его цех), в помещениях которого с помощью холодильной установки поддерживают определенные режимы, необходимые для обработки и хранения скоропортящихся продуктов. Холодильник состоит из технологического здания и компрессорного цеха с пристроенным к нему аппаратным отделением.

Заданием курсового проектирования поручено разработать рыбный холодильник емкостью 4000 тон.

Холодильники классифицируют в зависимости от назначения, вида хранимых продуктов, вместимости и этажности. В зависимости от назначения холодильники разделяют на следующие типы: заготовительные, производственные, транспортно-экспедиционные, распределительные, перевалочные, торговые и бытовые.

В зависимости от вместимости холодильники условно делятся на крупные, средние и мелкие. Крупные холодильники имеют вместимость свыше 3000 тон. Вместимость средних холодильников составляет от 1000 до 3000 тон. Вместимость мелких холодильников не превышает 1000 тон.

В зависимости от этажности холодильники могут быть одноэтажными и многоэтажными.

Типовые конструкции одноэтажных холодильников состоят из железобетонных колонн и балок или металлических ферм, по которым укладывают настил.

В холодильных конструкциях нагрузка передается на каркас, а ограждающие конструкции являются самонесущими. Железобетонный каркас в одноэтажных холодильниках воспринимает в основном все нагрузки от покрытия.

В отличие от промышленных зданий нагрузка на 1м2 покрытия более высокая вследствие использования подвесного оборудования и теплоизоляции и достигает 2000кг/м2.

1. Технологический процесс на холодильнике

Схема техпроцесса на холодильнике является одной из исходных частей, необходимых для выполнения планировки производственных и вспомогательных помещений здания. Она характеризует качественную сторону предприятия: определяет наличие и последовательность технологических операций над исходными продуктами для получения изделия заданного вида и необходимого качества.

Схема технологического процесса на рыбном холодильнике приведена на рис. 1.1. Здесь имеются операции, которые могут совершаться при положительных нефиксированных температурах (сортировка, взвешивание, накопление) и операции, которые должны осуществляться при определенной стабильной температуре и влажности (охлаждение, замораживание и хранение рыбы).

Температурно-влажностные условия в помещениях холодильной обработки продуктов принимаем по рекомендациям [3]:

Расчетная температура Относительная воздуха, 0С: влажность, %:

Камеры хранения мороженой рыбы -30 95 - 100

Камеры замораживания рыбы -20 -- Камеры хранения

Охлажденной рыбы 0 90



Рис. 1.1 Схема технологического процесса на холодильнике

Приемку, сортировку и мойку рыбы производят на приемной платформе, куда выгружается рыба. На весах находящаяся в вагонетках рыба взвешивается и направляется в аккумуляторное помещение, которое необходимо для того, чтобы создать некоторый запас рыбы и тем самым разницу между обычно неравномерным ее поступлением на холодильник и сравнительно равномерной производительностью замораживающих устройств. Из аккумуляторного помещения, а при равномерном поступлении и непосредственно с платформы рыбу направляют в загрузочное помещение, где рыбу загружают на полки тележек, являющиеся принадлежностями замораживающих устройств. Замороженную рыбу выгружают в разгрузочной и направляют в упаковочную, откуда ее в упакованном виде ее помещают в камеры хранения замороженной рыбы и универсальные камеры хранения. Часть рыбы, непосредственно с платформы направляется в различные камеры хранения. Выпуск рыбы осуществляют через платформы. Предварительно осуществляют взвешивание рыбы.

2. Расчет площадей и средств механизации. Составление планировки холодильника

Площадь камер хранения можно рассчитать по условной емкости, что позволит определить площадь не по потребности в ней для отдельных продуктов, а для групп, отличающихся температурами хранения. Условная емкость холодильника указана в задании на проектирование: Gхол=4000 т.

Основную площадь холодильника занимают камеры хранения мороженой (-), охлажденной (+) продукции и универсальные камеры хранения (+/-).

Принимаем процентное отношение вместимости камер хранения к Gхол

[1. ст.32]:

для замороженных продуктов - 75%;

для охлажденных продуктов - 10%;

с универсальным режимом - 15%.

Тогда емкости камер хранения определяются следующим образом :

G-= 0,75* Gхо л = 0,75*4000 = 3000 т (1)

G+= 0,1* Gхол = 0,1*4000 = 400 т (2)

G+/-= 0,15* Gхол = 0,15*4000 = 600 т (3)

Грузовой объем камер хранения [1. ст.34. ф. II.1]:

Vгр = G/ bгр (4)

Где

bгр - норма загрузки единицы объема помещения (масса груза в 1 м 3). Для условного груза bгр = 0,35 т / м 3 [1. ст.34. таб. II.1].

Vгр - =3000/0,35 = 8571 м 3;

Vгр + =400/0,35 = 1143 м 3;

Vгр -/+ =600/0,35 = 1714 м 3;

Принимаем хранение продукта в стоечных поддонах СК-1Х-1,4. Габариты поддона: высота - 1,8 м, длина - 1 м, ширина - 0,85 м.

При установке поддонов в 3 яруса (n = 3) грузовая высота составит hгр= 5,4 м. Грузовместимость поддонов т , площадь основания поддона составляет м 2.

Тогда нагрузка на пол составит [1. ст.36. ф. II.7]:

т/м 2 (5)

Допустимая нагрузка на пол, лежащий на грунте, 4 - 5 т/м 2, так что принятую грузовую высоту можно использовать для холодильника при условии использования погрузочных механизмов с необходимой высотой подъема грузов. Этому требованию удовлетворяет электропогрузчик ЕВ-677-45 с высотой подъема вилок 4.5 м.

Строительную высоту по рекомендации СНиП принимаем равной 6 м. При этом расстояние от груза до потолка составит 0,6 м. Этот промежуток необходим для размещения камерных приборов охлаждения на потолке.

Грузовая площадь камер хранения [1. ст.34. ф. II.6]:

Fгр = Vгр/ hгр (6)

Fгр - = 8571 / 5,4 = 1587 м 2

Fгр + = 1143 / 5,4 = 212 м 2

Fгр -/+ = 1714 / 5,4 = 317 м 2

Строительная площадь камер хранения [1. ст.35. ф. II.7]:

Fстр = Fгр/ bF , (7)

Где

bF = 0,6- 0,9 - коэффициент использования площади камеры [1. ст.36.].

Fстр - = 1587 / 0,8 = 1984м 2

Fстр + = 212 / 0,7 = 303 м 2

Fстр -/+ = 317 / 0,7 = 453 м 2

С учетом сетки 6x12 м оцениваем площадь под универсальные камеры, камеры хранения охлажденной и мороженой продукции. Найдем число квадратов.

(8)

Для удобства расположения камер примем число квадратов под хранение замороженной продукции равным 30, для универсальной - 6+108м2 за счет уменьшения коридора, для хранения охлажденной продукции - 4+72м2 за счет уменьшения коридора.

Тогда находим строительную площадь

Fстр - = 30*72 = 2160м 2

Fстр + = 4*72+6*12 = 360 м 2

Fстр -/+ = 6*72+6*18 = 540м 2

Общая площадь основных производственных помещений холодильника

Fстр = 2160 + 360 + 540 = 3060м 2

Общая площадь всех помещений холодильника

 (9)

Определение грузооборота холодильника.

Для начала примем коэффициент оборачиваемости холодильника В = 15 год -1 (для производственных холодильников В = 10-15 год -1 [1, ст32].

Тогда количество ежедневно поступающих грузов [1, ст33 ф II.1`].

т (10)

где

mпос= 1,5 - 2,5 - коэффициент неравномерности поступления грузов [1, ст32].

Количество ежедневно выпускаемых грузов [1, ст33 ф II.2`].

т (11)

где

mвып = 1,1 - 1,5 - коэффициент неравномерности выпуска [1, ст32].

Общий суточный грузооборот [1, ст32 ф II.3]:

Gпос+вып = Gпос + Gвып = 329 + 308= 637 т (12)

Необходимое количество поддонов [1, ст38 ф II.9]:

nподдон = Gхол• 1,2 / gподд. = 4000 • 1,2 / 0,45 = 10667 (13)

Необходимое количество погрузчиков [1, ст38]:

nпогр = Gпос+вып • tцикл • yсм • 1,2 / (gпогр • hисп• 480) (14)

где tцикл= 8 мин - цикл работы погрузчика [1, ст38];

yсм = 0,6 - доля всего объема работ за первую смену [1, ст38];

gпогр = 1,2 т - грузоподъемность погрузчика [1, ст38];

hисп= 0,8 - коэффициент использования грузоподъемности [1, ст38].

Количество грузов, поступаемых и отправляемых на автомобилях:

Gавт = 0,1 Gпос + 0,85 Gвып = 0,1 • 329 + 0,85 • 308 = 295 т (15)

Количество грузов, поступаемых и отправляемых на железнодорожном транспорте [1, ст37]:

Gж/д = 0,90 Gпос + 0,15 Gвып = 0,90 • 329 + 0,15 • 308 = 342 т (16)

Число автомашин, прибывающих за сутки [1, ст37]:

павт = Gавт / (gавт • hисп) = 295 / (3 • 0,6) = 164 (17)

где gавт = 3 т - средняя грузоподъемность автомобиля [1, ст37];

hисп = 0,6 - коэффициент использования грузоподъемности [1, ст37].

Длина автомобильной платформы [1, ст37 ф. II.11]:

Lавт = павт • bавт • yсм • tавт • тавт / 8 = 164 • 3,5 • 0,6 • 0,5 • 1,2 /8 = 26 м (18)

где

bавт = 3,5 м - ширина кузова автомобиля, включая промежуток между машинами при постановке их у платформы (3-4 м) [1, ст37];

tавт = 0,5 ч - время загрузки или выгрузки одного автомобиля [1, ст37];

тавт = 1,2 - коэффициент неравномерности прибытия автомобилей по отношению к среднечасовому их количеству (1,0 -1,5) [1, ст37];

yсм - доля от общего числа машин, характеризующая количество машин, прибывающих в течение первой (дневной) смены; обычно эта доля от 0,6 до 1,0 [1, ст37]

Длину автомобильной платформы увеличиваем и прокладываем ее по всей длине холодильника. Увеличенную часть используем под склады.

Число железнодорожных вагонов, прибывающих за сутки [1, ст37]:

пваг = Gж/д / gваг = 342 / 50 = 9 (19)

где gваг = 40 т - грузоподъемность вагона [1, ст37].

Длина железнодорожной платформы [1, ст37 ф. II. 10]:

Lж/д = пваг • lваг • тваг / П = 9 • 22 • 1,2 / 2 = 119 м, (20)

где lваг = 22 м - длина вагона [1, ст37],

тваг = 1,2-1,4 - коэффициент неравномерности подачи вагонов [1, ст37],

П = 1-4 - число подач вагонов в сутки [1, ст37].

Для возможности приема без расцепки пятивагонной рефрижераторной секции принимаем длину железнодорожной платформы равной 120 м.

Полученные результаты ( строительная площадь камер и размеры грузового фронта холодильника ) используем для выполнения планировки холодильника (см. чертеж КП.УиСНТТ.070200.08-05.001), учитывая при этом схему технологического процесса (рис. 1.1). При составлении планировки холодильника ориентируемся на типовые планировки. Здание холодильника вытягиваем вдоль грузовых платформ, расположенных по противоположным длинным сторонам. Платформы соединяем между собой грузовым коридором, куда имеют выход камеры хранения.

При ориентировании холодильника по сторонам света располагаем его так, чтобы западная и восточная стены здания, на которые приходится максимум солнечной радиации, были наиболее короткими, что уменьшает суммарный теплоприток через ограждение. Одну из стен (восточную) предусматриваем свободной от вспомогательных пристроек и машинного отделения для возможного расширения строительства.

Холодильник выполняется из железобетонных колон. Шаг строительных колонн принимаем равным 6м12 м, исходя из рекомендаций СНиП.

3. Расчет изоляции

Конструкцию изоляционного ограждения выбираем, исходя из того, чтобы создать непрерывный тепло- и влагоизоляционный слой для поддержания в камерах хранения необходимые температурно-влажностные условия, определяемые технологическим процессом холодильной обработки (см. п. 1).

В качестве теплоизоляции выбираем легкие металлические конструкции типа «сэндвич», использование которых значительно упрощает работы по сборке изоляционного ограждения и сокращает сроки строительства и ввода холодильника в эксплуатацию. К тому же металлические листы панелей «сэндвич» служат надежным пароизоляционным ограждением, так как коэффициент паропроницания металла практически равен нулю.

Для защиты от воздействия солнечной радиации в конструкции ограждения используется экран из стальных профилированных листов. При этом обеспечивается свободная циркуляция воздуха между защитным экраном и теплоизоляционными панелями.

Конструкция изоляционного ограждения приведена на рис. 3.1.



Рис. 3.1 Конструкция изоляционного ограждения 1 - профилированный стальной настил; 2 - металлическая стропильная ферма; 3 - потолочные панели «сэндвич»; 4 - стеновые панели «сэндвич»; 5 - металлическая опорная колонна; 6 - защитный экран из профилированных металлических листов; 7 - металлические прогоны; 8 - сетка для защиты от птиц; 9 - железобетонный цоколь; 10- чистый пол; 11 -армированная бетонная стяжка; 12- газоизоляционный слой; 13- теплоизоляция; 14- пароизоляционный слой; 15- бетонная подготовка; 16- гравийная подушка; 17- грунт основания.

В качестве изоляционного материала для наружных и внутренних ограждений выбираем пенополиуретан (ППУ), с коэффициентом теплопроводности: lиз = 0,02 Вт/(м • К) [1. ст.98]. Расчет производим по камере №I.

Температура в камере tк = -30 0С. Среднегодовая температура для г. Волгоград равна tсг = 7,7 0С [3].

Расчетная наружная летняя температура tнар. = 34 0С [3].

Наружная стена: tк = -30 0С и tсг = 7,7 0С.

Для расчета необходимой толщины изоляции воспользуемся уравнением, определяющий тепловой поток через ограждение [1. ст.98]:

q = kрасч• (tн - tвн) = (tн - tвн)/R (21)

Сопротивление теплопередаче R ограждения выбираем из СНиП [5].

Для наружных стен помещений с tвн = -30 0С R =5,4 м 2• К/Вт

Для наружных стен помещений с tвн = 0 0С R =3,3 м 2• К/Вт

Для покрытий над охлаждаемыми помещениями

с tвн = -30 0С R =5,8 м 2• К/Вт

с tвн = 0 0С R =3,4 м 2• К/Вт

Сопротивление теплопередаче внутренних перегородок между камерами с температурами t = -30 0С и t = 0 0С R = 4,3 м 2• К/Вт

t = -30 0С и t = -30 0С R = 1,7 м 2• К/Вт

Сопротивление теплопередаче внутренних перегородок, отделяющих неохлаждаемые помещения от охлаждаемых с температурами

t = -30 0С R =5,1 м 2• К/Вт

t = 0 0С R =2,4 м 2• К/Вт

Сопротивление теплопередаче пола на обогреваемом грунте R =6,5 м 2• К/Вт

Сопротивление теплопередаче

(22)

где

aH = 23,3 Вт/(м 2 • К) - коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности ограждения [9. ст. 47 таб.81].

aВН = 8,15 Вт/(м 2 • К) - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху камеры [9. ст. 47 таб.81].

Толщина стальных листов dСТ = 1 мм. Коэффициент теплопроводности стальных листов lст = 32 Вт/(м • К) [10. ст. 186 таб.71].

Толщина изоляционного слоя ограждения (наружная стена), м [1. ст. 91]:

(23)

Принимаем dиз = 110 мм = 0,11 м.

Тогда действительное термическое сопротивление наружной стены:

м 2• К/Вт.

Толщина изоляционного слоя ограждения (внутренняя стена с выходом в неохлаждаемый коридор: tк = -30 0С), м [1. ст. 91]:

Принимаем dиз = 100 мм = 0,1 м.

Тогда действительное термическое сопротивление наружной стены:

м 2• К/Вт.

Вторая внутренняя стена с выходом в неохлаждаемые помещения рассчитывается аналогично предыдущей.

Толщина изоляционного слоя ограждения (внутренняя перегородка между камерами tк = -30 0С), м [1. ст. 91]:

Принимаем dиз = 40 мм = 0,04 м.

Тогда действительное термическое сопротивление наружной стены:

м 2• К/Вт.

Потолок: tк = -30 0С и tсг = 7,7 0С:

(24)

Где

aВН =7 Вт/(м 2 • К) -коэффициент теплоотдачи для потолка [9. ст. 47 таб. 8.1]:

Принимаем dиз = 120 мм = 0,12 м.

Тогда действительное термическое сопротивление наружной стены:

м 2• К/Вт.

Принимаем пол с электрообогревом:

(25)

Где

- 0,255 м - толщина бетона (конструкция пола: чистый пол из мозаичных бетонных плит (0,055 м), бетонная подготовка (0,1м), теплоизоляция - керамзитовый гравий, бетонная подготовка с электронагревателями (0,1 м), гидроизоляция, бетонная подготовка по уплотненному грунту со щебнем.). В расчете принимаем только слои чистого пола и бетонной подготовки, расположенные выше гидроизоляции, так как слои под нагревательным устройством имеют постоянную температуру.,

=1,86 Вт/(м • К) -коэффициент теплопроводности бетона

[10. ст. 179 таб.69],

aВН = 11 Вт/(м 2 • К) - коэффициент теплоотдачи [9. ст. 47 таб.8.1],

= 0,05 Вт/(м • К) - коэффициент теплопроводности пенополистирола [10. ст. 181 таб.69],

Принимаем dиз = 320 мм = 0,32 м.

Тогда действительное термическое сопротивление пола:

(26)

м 2• К/Вт.

Аналогично рассчитываются остальные камеры. Результаты расчета сведем в таблицу (см. Приложение 1.)

Рассчитаем толщину пароизоляционного покрытия пола.

Для камеры № 1: tк = -30 0С.

Расчет толщины слоя пароизоляции выполняем по упрощенному методу, предложенному И. Ф. Душеным. Согласно этому методу необходимое сопротивление пароизоляционного слоя, [11. ст. 31]:

(27)

Где

= 5322 Па - парциальное давление водяных паров, содержащихся в наружном воздухе при tнар. = 34 0С [10. ст. 166 таб.56];

= 38 Па - парциальное давление водяных паров, содержащихся во внутреннем воздухе камеры при tк = -30 0С [10. ст. 165 таб.56].

.

В качестве пароизоляционного материала принимаем битум.

Необходимая величина слоя пароизоляции, м [11 ст. 27]:

, (28)

Где = - коэффициент паропроницаемости пароизоляционного материала [1. ст. 72 таб.3.3].

м.

Принимаем толщину пароизоляции

Определим возможность конденсации влаги во внутренней поверхности стены, отделяющей камеру №5 с температурой воздуха равной tк = 0 0С, % и камеру №6 с температурой воздуха равной tк = -30 0С, %.

Чтобы не допустить конденсацию влаги на панели необходимо выполнить условие [11. ст. 31]:

, (29)

Где

- коэффициент теплопередачи, рассчитанный из условия невыпадения влаги на теплой поверхности ограждения, ;

=8,15 - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху камеры №5 [9. ст. 47]:

= -1,3 0С - температура точки росы при заданных = 0 0С, %[см. диаграмму I - d];

= -30 0С - наружная температура (камера № 6).

.

Действительный коэффициент теплопередачи:

(30)

Где

= 4,745 м2•К/Вт - термическое сопротивление внутренней перегородки (Приложение 1, камера №5)

Получаем, что . Следовательно, условие невыпадения влаги на поверхности ограждения соблюдается.

4. Расчет теплопритоков

Целью теплотехнического расчета холодильника является определение для каждого охлаждаемого помещения производительности холодильного оборудования. В установившемся состоянии в охлаждаемое помещение поступают следующие виды тепла:

- Q1 - от окружающей среды через ограждение;

- Q2 - от продуктов;

- Q3 - с наружным воздухом при вентиляции;

- Q4 - эксплуатационный теплоприток.

Сумма всех видов тепла Q = Qi в данный момент времени определяет производительность холодильного оборудования.

4.1 Теплоприток через ограждение

Тепло, поступающее в охлаждаемые помещения через ограждение, складывается из трех составляющих:

- Q1'- тепло, поступающее через наружные стены, перегородки, перекрытия;

- Q1'' - тепло, поступающее через пол, лежащий на грунте;

- Qсол - тепло солнечной радиации.

Первая составляющая определяется по формуле [9. ст.56]:

Q1'= 1/RД • F • (tн - tвн) (31)

Где

RД - действительное термическое сопротивление ограждения, определяемое при расчете толщины изоляционного слоя, м 2• К/Вт (см. Приложение 1);

F - площадь ограждения, м2;

tн - расчетная наружная температура воздуха 0С;

tвн - расчетная температура воздуха в камере 0С;

Рассчитаем теплоприток через ограждение для камеры №1 (tвн = -30 0С).

Размеры камеры: длина a = 30 м, ширина b = 24 м, высота h = 6 м.

Северная стена (F = 180 м2; RД = 5,666 м 2• К/Вт) [9. ст. 56]:

Q1'= 1/5,666 • 180 • (34 + 30) = 2033 Вт

Южная стена (F = 180 м2; RД = 2,245 м 2• К/Вт):

Q1'= 1/2,245• 180 • (-30 + 30) = 0 Вт

Западная стена (F = 144 м2; RД = 2,245 м 2• К/Вт; Dt = 0.6•DtНАР, т. к. стена отделяет камеру от неохлаждаемого коридора с самоустанавливающейся температурой):

Q1'= 1/2,245 • 144 • 0,6 • (34 + 30) = 2463 Вт

Восточная стена (F = 144 м2; RД = 5,245 м 2• К/Вт); tн = Dt = 0.7•DtНАР, т. к. стена отделяет камеру от неохлаждаемого помещения с самоустанавливающейся температурой):

Q1'= 1/5,245 • 144 • 0,7 • (34 + 30) = 1230 Вт

Потолок (F = 720 м2; RД = 6,186 м 2• К/Вт):

Q1'= 1/6,186 • 720 • (34 + 30) = 7449 Вт

Пол (F = 720 м2; RД = 6,628 м 2• К/Вт); tн = 1 0С - средняя температура поверхности устройства для обогрева грунта):

Q1''= 1/6,628 • 720 • (1 + 30) = 3368 Вт

Суммарный теплоприток через ограждение в камеру №1:

Q1 = 2033 + 0 +2463 + 1230 + 7449 + 3368 =16543 Вт.

Аналогично рассчитываем другие камеры и результаты расчета сведем в таблицу (см. Приложение 2.)

Теплоприток через пол без электрообогрева (камеры хранения охлажденных грузов ) рассчитывается по зонам ). При этом считается, что на расстоянии до 2-х метров от наружной стены камеры ( 1 -я зона ) условное сопротивление теплопередаче пола равно

RУСЛ 1 = 2,14 м 2• К/Вт [12. ст.108]

на расстоянии от 2-х до 4-х метров от наружной стены ( 2-я зона ):

RУСЛ 2 = 4,29 м 2• К/Вт [12. ст.108]

на расстоянии от 4-х до 6-ти метров ( 3-я зона ):

RУСЛ 3 = 8,62 м 2• К/Вт [12. ст.108]

Остальная площадь пола - 4-я зона; ее сопротивление теплопередаче равно:

RУСЛ 2 = 11,3 м 2• К/Вт [12. ст.108]

Вычислим теплоприток через пол для камеры №5. С учетом того, что пол на расстоянии 2 м от наружной стены покрыт изоляцией с сопротивлением теплопередаче RНАР = 2,828 м 2• К/Вт, получим [12. ст.108]::

Q1'' = (tн - tвн) • ( F1 /( RНАР + RУСЛ 1) + F2/ RУСЛ 2 + F3/ RУСЛ 3+ F4/ RУСЛ 4) (32)

Q1''= (34 +0 ) • [ (17 • 14 -13 • 10)/(2,828 +2.14) +(13 • 10 - 11 • 8)/4,29 + (11 • 8 - 9 • 6)/8,62 +(9 • 6)/11,3 ] = 1369 Вт.

Аналогично рассчитываем другие камеры и результаты расчета сведем в таблицу (см. Приложение 2).

Теплопритоки от солнечной радиации через наружные стены и покрытия рассчитываем для камеры №1.

Qсол = 1/RД • F • Dtс , Вт (33)

Где

Dtс - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, 0С [9. ст. 57].

На компрессор считается теплоприток от солнечной радиации через ту стену, через которую этот теплоприток наибольший для всего здания. Кроме того, учитывается теплоприток и через покрытие здания.

Тепло от солнечной радиации Qсол в данном случае не учитывается, т. к. в конструкции изоляционного ограждения применены металлические профилированные листы в качестве защитного экрана.

При определении нагрузки на компрессор и на оборудование теплоприток через ограждение учитывается в полной мере.

Теплоприток от солнечной радиации через потолок, для покрытий с окраской светлых тонов:

Qсол = 1/6,186 • 720 • 14,9 = 2083 Вт.

4.2 Теплоприток от продукта

Тепло, которое необходимо отводить от продуктов, вычисляется по формуле [9. cт. 58]:

Q2 = Gпост • Di • 10 6/(24•3600), (34)

где

Gпост - суточное поступление продукта в камеру, т/сут;

Di - разность энтальпий продукта до и после обработки, кДж/кг.

Количество продукта, поступающего с температурой, отличающейся от температуры в камере хранения, при определении нагрузки на оборудование принимают равным 6- 8 % от грузовместимости камеры, а при определении нагрузки на компрессор - исходя из максимального суточного поступления.

Определим теплоприток от продукта. в камере №1 (грузовместимость 1089 т)

Принимаем, что продукт поступает с температурой на 10 град выше, чем температура в камере. Определяем начальную и конечную энтальпию продукта [3]: iНАЧ = 0 кДж /кг , iКОН = -13,6 кДж /кг.

Для определения нагрузки на оборудование

G`пост = 0,06 • 1089 = 65 т

Тогда

Q2 об. мор = 65 • 13,6 • 10 6/(24 • 3600) = 10231 Вт.

Для определения нагрузки на компрессор

G``пост = Gмор • Bмор • mмор • /365 (35)

Где

Bмор - оборачиваемость грузов; для мороженных продуктов [9. ст. 59].

Bмор = 3,5, для охлажденных продуктов Bохл = 6. [9. ст. 59].

mмор - коэффициент неравномерности поступления мороженных грузов на холодильник. [9. ст. 59].

- для мороженных грузов, поступающих непосредственно в камеры хранения мороженых продуктов. [9. ст. 59].

G``пост = 1089 • 3,5 • 2,5 • 0,85/365 = 22 т

Тогда

Q2 км. мор = 22 • 13,6 • 10 6/(24 • 3600) = 3463 Вт.

Теплоприток Q2 учитываем полностью при определении тепловой нагрузки на компрессор.

Расчетный теплоприток на камерное оборудование увеличиваем на 30% по сравнению с полученным теплопритоком.

Результаты расчета сведены в таблицу (см. Приложение 3)

4.3 Теплопритоки от вентиляции

Величину Q3 учитывают только для холодильников и холодильных камер хранения плодов и овощей, следовательно Q3 = 0 Вт.

4.4 Эксплуатационные теплопритоки

Тепло Q4 складывается из следующих составляющих [1. ст. 135]:

Q4 = Q4' + Q4'' + Q4''' + Q4'''', (36)

Где

- тепло от светильников

Q4' = Nсвет = qнорм • Fстр (37)

где

qнорм = 7,5 Вт/м 2 -мощность освещения для производственных помещений

[1. ст. 135];

=0,7 - коэффициент одновременности включения светильников [1. ст. 135].

- тепло от работающих двигателей [1. ст. 135]

Q4'' = hодн • SNдвиг• 10 3 (38)

Где

SNдвиг - мощность электродвигателей (SNдвиг = 0 Вт т. к. в камерах охлаждение производится с помощью батарей) [1. ст. 135].

hодн - коэффициент одновременности работы оборудования; в зависимости от числа имеющихся двигателей и от особенностей технологического процесса, величина его находится в пределах 0,4 - 1,0. [1. ст. 135] - тепло от людей [1. ст. 136]:

Q4''' = 350 • п (39)

где п = 4 - количество одновременно работающих в камере людей [1. ст. 136];

350 - тепловыделение одним человеком с учетом влаговыделения при средней интенсивности работы, Вт [1. ст. 136].

- тепло через двери [1. ст. 136]

Q4'''' = B • F (40)

В - удельный приток тепла, выбираеся из таблицы [3] в зависимости от камеры и ее площади [1. ст. 136].

Рассчитаем эксплуатационные теплопритоки в камеру №1.

Fстр = 720 м 2; SNдвиг = 0 кВт; hодн = 0,7; п = 4; В = 2,5 Вт/м 2

Q4' = 0,7 • 7,5 • 720 = 3780 Вт;

Q4'' = 0 Вт;

Q4''' = 350 • 4 = 1400 Вт;

Q4''''= 2,5 • 720 = 1800 Вт;

S Q4 = 3780 + 0 + 1400 + 1800= 6980 Вт.

Теплопритоки на компрессор учитывают лишь на 50-75 %, т. к. эксплуатационные теплопритоки не могут одновременно возникать во всех помещениях, а на оборудование их учитывают полностью (см. Приложение 4).

4.5 Определение нагрузок на компрессор и оборудование

Для определения суммарных нагрузок сведем в одну таблицу все полученные теплопритоки (за исключением тепла Q3 , так как на холодильнике отсутствуют вентилируемые камеры).

Принимаем нагрузку на компрессоры с учетом потерь в трубопроводах 7% и коэффициента рабочего времени (В = 24/22):

Q0 - = 1,07 • 97484 • 24/22 = 113790 Вт = 114 кВт

Q0 + = 1,07 • 38148 • 24/22 = 44529 Вт = 45 кВт

Результаты расчета сведем в таблицу (см. Приложение 5)

Расчет теплопритоков скороморозильного аппарата

В скороморозильном аппарате замораживается ежедневно 20 т рыбы, поэтому выбираем два скороморозильных аппарата марки АСМП -2 - 15 (берегового исполнения) горизонтально - плиточных (без холодильной установки) для замораживания рыбы в блоках.

- Производительность - 10 т/сут.

- Количество плит в аппарате 15.

- Разовая загрузка продукта 1250 кг.

- Количество блок - форм в аппарате 168.

- Размеры блок - форм, мм: 484 255 60.

- Габаритные размеры, мм: 2800 1350 2340.

- Масса 2860 кг.

Тепло, которое необходимо отводить от продуктов:

Q2 = Gпост • Di • 10 6/(5•3600) = 10 • 266.5 • 10 6/(24•3600) = 2328 Вт

Теплоприток через ограждение:

Q1'= когр • F • (tн - tвн) (41)

Примем, что аппарат находится в помещение с tвн = +8 0С. Тогда когр = 0,465 Вт/(м2К).

Площадь ограждения: F = 2 • (2,8 • 1,35 + 2,8 • 2,34 + 1,35 • 2,34) = 27 м2

Тогда

Q1' = 0,465 • 27 • (8+20) = 352 Вт.

Принимаем нагрузку на компрессор:

Qкм = (2328 + 352)• 2 = 47260 Вт.

Принимаем нагрузку на компрессор с учетом потерь в трубопроводах 7% и коэффициента рабочего времени (В = 24/22):

Q0 - = 1,07 • 47260 • 24/22 = 55126 Вт = 55 кВт

5. Опредиление температурных режимов

В задании на проектирование указано, что необходима система непосредственного охлаждения с беснасосной подачей холодильного агента. В этом случае целесообразно выбрать систему непосредственного охлаждения с естественной циркуляцией воздуха в охлаждаемых помещениях, для чего в качестве камерных приборов охлаждения используются потолочные и пристенные батареи.

Для отвода теплоты конденсации в окружающую среду в настоящее время запрещено использование прямоточной системы водоснабжения холодильной установки. При этом находят применение оборотные системы водоснабжения и воздушное охлаждение конденсаторов. В данном районе строительства с его климатическими условиями (tрасч = 34 0С) использование воздушных конденсаторов будет затруднительным, а применение водяных конденсаторов выглядит вполне перспективно.

5.1 Определение температур кипения холодильного агента

В холодильных установках с непосредственным охлаждением камер, температуру кипения холодильного агента принимают на 5 ч 10 0С ниже температуры воздуха в камерах [ 9. ст. 71].

t0 = tв + (5 ч 10) 0С (42)

Где

tв - температура воздуха в камере.

Тогда для температурных отсеков с tв = 0 0С, t0 = -10 0С.

Для температурных отсеков с tв = -30 0С, t0 = -40 0С.

5.2 Определения температуры конденсации

Выбираем способ отвода тепла конденсации водяной, при помощи оборотного водоснабжения. В качестве охладителя воды применяется вентиляторная градирня.

Температура конденсации при оборотном водоснабжении [ 9. ст. 71]:

tk = tw2 + (2 ч 4) 0С = tw1 + Dtw + (2 ч 4) 0С (43)

Где

tw1 = tМТ + Dtw (3 ч 6) 0С = 21,4 +6 = 27,4 0С - температура входящей воды в конденсатор. [ 9. ст. 71].

(tМТ = 21,4 0С - температура по мокрому термометру для города Волгоград при tн = 34 0С и = 40 % по диаграмме I - d); Dtw = 5 0С - нагрев воды в конденсаторе принимают в зависимости от типа конденсатора [ 9. ст. 71].

tk = 27,4 + 5 + 2 = 34,4 0С.

Температурный напор в конденсаторе [ 9. ст. 88]:

(44)

0С. (45)

5.3 Выбор типа холодильной машины

При температуре конденсации tk = 34,4 0C давление конденсации аммиака будет равным Pk =1,33 МПа, а при температурах кипения t0 = -10 0C , t0 = -30 0C , t0 = -40 0C давления кипения будут соответственно равны P0 = 0,29 МПа, P0=0,12 МПа, P0 = 0,072 МПа.

Степени сжатия компрессоров, работающих на разные температуры кипения, будут следующие:

1,33/0,29 =4,6; 1,33/0,12 = 11,1 1,33/0,072 = 18,5

Исходя из этого, получается, что холодильная машина с t0 = -10 0C может работать по одноступенчатому циклу, а холодильные машины с двумя другими температурами кипения - только по двухступенчатому для обеспечения эффективного коэффициента подачи компрессоров.

Для двухступенчатых машин используем цикл с промежуточным охлаждением в промсосуде и переохлаждением жидкости перед дросселированием в змеевике промсосуда..

6. Тепловой расчет холодильной машины. Подбор компрессоров

6.1 Расчет одноступенчатой машины, работающей на температуру кипения t0 = -10 0С

Точка процесса	t, °C	P, МПа	i, кДж/кг	V, м3/кг
1'	-10	0,29	1450
1	-5	0,29	1460	0,421
2	106	1,33	1688
3	34,4	1,33	1487
4	34,4	1,33	358
5	-10	0,29	358

Исходные данные:

Q0 = 45 кВт; t0 = -10 0C; tк = 34,4 0C

Перегрев пара на всасывании Dtвс = 5 0

Рис. 6.1 Табл. 6.1. Параметры точек цикла

Удельная массовая холодопроизводительность [13. ст.9]:

q0=i1'-i5= 1450 -358 = 1092кДж/кг (46)

Удельная работа сжатия в компрессоре [13. ст.9]:

lт=i2-i1= 1688 -1460 =228кДж/кг (47)

Удельная тепловая нагрузка на конденсатор [13. ст.9]:

qк=i2-i4= 1688 -358 = 1330 кДж/кг (48)

Требуемый массовый расход хладагента [13. ст.9]:

Мт=Q0/q0= 45/1092 =0,041кг/с (49

Требуемая объемная теоретическая производительность компрессора

[13. ст.106]:

Vт= Мт•V1/л =0,041 • 0,421/0,76 =0,0227 м3/с (50)

где л=0,76 выбираем по рис. 11.2 [13. ст.106 рис.2.2] при р=4,6

По значению Vт подбираем 2 компрессора П20 с объёмной теоретической холодопроизводительностью Vh=0,0154 м3/с. Частота вращения вала 24 -1с, число цилиндров 4, холодопроизводительность 28,4 кВт, расположение цилиндров V - образное [7. ст.54 таб. 1-10]. Значит Vкм=0,0308 м3/с.

Действительный массовый расход [13. ст.106]:

Мкм =л • Vкм/V1 = 0,76 • 0,0308/0,421 = 0,06 кг/с (51)

Действительная холодопроизводительность компрессора [13. ст.107]:

Q.0д =Мкм• q0 = 0,06 • 1092 = 65,5 кВт (52)

Мощность привода компрессора [13. ст.107]:

Nт =Мкм• lт = 0,06 • 228 = 13,7 кВт (53)

Индикаторная мощность компрессора [13. ст.108]:

Ni = Nт/зi = 13,7/0,82 = 16,7 кВт (54)

где зi=0,82 [13. ст.106 рис.2.3] при р=4,6

Тепловая нагрузка на конденсатор в теоретическом цикле [13. ст.9]:

Qк= Мкм• qк = 0,06 • 1330 = 79,8 кВт (55)

Холодильный коэффициент цикла [13. ст.9]:

e = q0/ lт = 1092/228 = 4,8 (56)

6.2 Расчет двухступенчатой машины. Расчёт двухступенчатой машины, работающей на температуру кипения t0=-30°C

Данные для расчёта:

Q0=55 кВт;

Температура конденсации: tк=34.4°C;

Температура кипения: t0=-30°C;

На диаграмме i-lg P строим цикл двухступенчатой машины со змеевиковым промежуточным сосудом. Температуру переохлаждения жидкого аммиака после змеевика промсосуда принимаем на 5°С выше промежуточной температуры (точка процесса 7).

МПа (57)

Рис. 6.2 Табл. 6.2

Точка процесса	t, °C	P, МПа	i, кДж/кг	V, м3/кг
1'	-30	0,12	1421
1	-20	0,12	1443	1,05
2	62	0,399	1613
3	3	0,399	1472	0.317
3'	-2	0,399	1459
4	90	1,33	1646	0,125
4`	34.4	1,33	1487
5	34.4	1.33	360
6	-2	0,399	360
7	3	1,33	212
8	-30	0,12	212
9	-2	0,399	192

Холодопроизводительность 1 кг холодильного агента [13. ст.20]:

q0= i1' -i8 =1443- 212 =1231 кДж/кг

Масса пара поступившего в ступень низкого давления [13. ст.20]:

G1 =Q0 /q0 =55/1231 = 0,044 кг/с (58)

Масса пара поступившего в ступень высокого давления [13. ст.20]:

( из уравнения теплового баланса промсосуда ):

G2 =G1 • (i2 -i7)/(i3 -i5) = 0,044 • (1613-212)/(1472-360) = 0.053 кг/с (59)

Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора ступени низкого давления [13. ст.106]:

V 1=G1V1 /л = 0,044 • 1,05/0,8 = 0,0578 м3/с (60)

Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора ступени высокого давления [13. ст.106]:

V 2=G2 •V3 /л = 0,053 • 0,317/0,8 = 0,021 м3/с (61)

Коэффициент подачи определяем по графику в зависимости от степени сжатия и типа компрессора [13, ст.106 рис.2.2]:

р=Pт/P0= 0,399/0,12 =3,3; при р=3,3 л =0,8

Для работы на ступень низкого давления подбираем два одноступенчатых компрессора П40 с Vh=0,0289 м3/с ( ?Vh=0,0578 м3/с).

Для работы на ступень высокого давления подбираем два одноступенчатых компрессора П14 с Vh=0,0111 м3/с ( ?Vh=0,0222 м3/с) [9. ст.54 таб.1-10].

Действительный массовый расход

а) ступени низкого давления:

Gкм1=л • Vкм/V1 =0,8 • 0,0578/1,05 = 0,044 кг/с (62)

b) ступени высокого давления:

Gкм2=л • Vкм/V3 =0,8 • 0,0222/0,317 = 0,056 кг/с (63)

Действительная холодопроизводительность компрессора ступени низкого давления:

Q.01=Gкм1• q0=0,044 • 1231 =54,2 кВт (64)

Теоретическая мощность сжатия:

а) ступени низкого давления:

N1 = Gкм1 • (i2 - i1) = 0,044 • (1613 -1443) = 7,5 кВт (65)

b) ступени высокого давления:

N2=Gкм2• (i4 - i3) =0,056 • (1646 -1472) = 9,7 кВт (66)

Индикаторная мощность сжатия:

а) ступени низкого давления:

Ni1 = N1/зi = 7,5/0,81 = 9,3 кВт (67)

где зi =0,81 -индикаторный кпд [9].

b) ступени высокого давления:

Ni2 = N2/зi = 9,7/0,81 = 12 кВт (68)

Тепловая нагрузка на конденсатор:

Qк = Gкм2 • (i4-i5) = 0.056 • (1646-360) = 72 кВт (69)

Расчёт двухступенчатой машины, работающей на температуру кипения t0=-40°C.

Данные для расчёта:

Q0= 104 кВт;

Температура и давление конденсации: tк=34,4 °C;

Температура и давление кипения: t0=-40°C;

Мпа

Рис. 6.3

Табл. 6.3

Точка процесса	t, °C	P, МПа	i, кДж/кг	V, м3/кг
1'	-40	0,072	1406
1	-30	0,072	1430	1,605
2	70	0,31	1635
3	-3	0,31	1465	0,395
3'	-8	0,31	1452
4	102	1,33	1677	0,125
4`	34.4	1.33	1487
5	34.4	1,33	360
6	-8	0,31	360
7	-3	1,33	186
8	-40	0,072	186
9	-8	0,31	166

Удельная холодопроизводительность [13. ст.20]:

q0= i1' -i8 =1430 - 186 =1244 кДж/кг

Масса пара поступившего в ступень низкого давления [13. ст.20]:

G1 =Q0 /q0 =104/1244 = 0,0836 кг/с

Масса пара поступившего в ступень высокого давления

( из уравнения теплового баланса промсосуда ) [13. ст.20]:

G2 =G1 • (i2 - i7)/(i3 - i5) = 0,0836 • (1635-186)/(1465-360) = 0,11 кг/с

Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора ступени низкого давления [13. ст.106]:

V 1=G1V1 /л = 0,0836 • 1,605/0,77 = 0,173 м3/с

Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора ступени высокого давления:

V 2=G2 •V3 /л = 0,11 • 0,395/0,77 = 0,056 м3/с

р=Pт/P0= 0,31/0,072 =4,3; при р=3,2 л =0,77 [13, ст.106 рис.2.2]

Для работы на ступень низкого давления подбираем четыре одноступенчатых компрессора П60 с Vh=0,0433 м3/с ( ?Vh=0,173 м3/с). Для работы на ступень высокого давления подбираем два одноступенчатых компрессора П40 с Vh=0,0289 м3/с ( ?Vh=0,0578 м3/с) [9. ст.54 таб.1-10].

Действительный массовый расход

а) ступени низкого давления:

Gкм1=л • Vкм/V1 =0,77 • 0,173/1,605 = 0,083 кг/с

b) ступени высокого давления:

Gкм2=л • Vкм/V3 =0,77 • 0,0578/0,395 = 0,113 кг/с

Действительная холодопроизводительность компрессора ступени низкого давления:

Q.01=Gкм1• q0=0,083 • 1244 =103 кВт

Теоретическая мощность сжатия:

а) ступени низкого давления:

N1 = Gкм1 • (i2 - i1) = 0,083 • (1635 -1430) = 17 кВт

b) ступени высокого давления:

N2=Gкм2• (i4 - i3) =0,113 • (1677 -1465) = 24 кВт

Индикаторная мощность сжатия:

а) ступени низкого давления:

Ni1 = N1/зi = 17/0,83 = 20,5 кВт

где зi =0,83 -индикаторный кпд [13 ст. 106 рис.2.3].

b) ступени высокого давления:

Ni2 = N2/зi = 24/0,83 = 29 кВт

Тепловая нагрузка на конденсатор:

Qк = G2 • (i4 - i5) = 0.113 • (1677 - 360) = 149 кВт

6.3 Расчет и подбор теплообменных аппаратов и камерного оборудования

Расчет и подбор конденсаторов.

Конденсаторы рассчитываются по суммарной репловой нагрузке, определенной при расчете компрессоров.

Исходные данные для расчета:

QK = 149 +80 + 72 = 301 кВт;

tK = 34,4 0C

Расчет необходимой площади поверхности для отвода тепла конденсации ведется по формуле [9. ст. 85 (11.26)]:

QK = k • F • Dt (70)

Где k = 760 - коэффициент теплопередачи аммиачного вертикального кожухотрубного конденсатора [9. ст. 87 таб.11.5].

Dt = =4 0C - температурный напор в конденсаторе.

Тогда площадь теплообменной поверхности

FКд = QK/(k • ) = • 1000/760 • 4 = 99 м 2. (71)

По необходимой площади теплообменной поверхности выбираем 2 конденсатора марки 50КВ каждый наружной площадью 50 м 2.

Расчет и подбор камерного оборудования

Расчет и подбор аммиачных батарей.

Тепловая нагрузка на камерное оборудование, равная сумме теплопритоков в камеру, определена ранее. Принимаем, что для всех камер охлаждение и замораживание осуществляется с помощью пристенных и потолочных батарей.

Расчет начинаем с пристенных батарей в камере №1, состоящих из 8 труб по высоте. 10 секций: 5 одноколлекторных СК - 16,9 (L = 2750 мм, H = 1280 мм) и 5 средних СС - 36,9 (L = 6000 мм, H = 1280 мм). Подача аммиака нижняя.

Общая площадь батарей, м 2 [9. ст. 93].

Fб = 2 • (5 • 16,9 + 5 • 36,9) = 538 м 2

Теплота отводимая пристенной батареей, Вт [9. ст. 93].

Qб.ст. = k • Fб • Dt (72)

Где k = 3,4 - коэффициент теплопередачи пристенной батареи из стальных оребренных труб, при температуре воздуха в камерах tв = -30 0C.

Dt = tв -t0 = -30 + 40 = 10 0C - температурный напор.

Qб.ст. = 3,4 • 538 • 10 = 18292 Вт

Остальные теплопритоки должны быть отведены потолочными батареями, общей площадью теплопередающей поверхности, м 2 [9. ст. 93].

Fб = Qб.пот./(k • Dt) (73)

Где k = 4,7 - коэффициент теплопередачи потолочной однорядной батареи из стальных оребренных труб, при температуре воздуха в камерах tв = -30 0C.

Fб = (38906 - 18292)./(4,7 • 10) = 439 м 2

В данных камерах можно разместить 10 потолочных батарей, каждая площадью 43,9 м 2. Составляем 20-трубную батарею из двухколлекторных секций С2К - 9,2 (L = 2000 мм, H = 640 мм).

Общая площадь теплопередающей поверхности потолочной батареи:

Fб = 5 • 9,2 = 46 м 2

Аналогично выбираем оборудование для других камер.

Подобранное оборудование для каждой из камер указано в Приложении 6.

7. Расчет и подбор вспомогательного холодильного оборудования

Промежуточные сосуды.

Марку промсосудов выбирают по диаметру парового трубопровода всасывающей стороны компрессора высокого давления с проверкой скорости движения паров аммиака в аппарате, которая не должна превышать 0,5 м/с .

Определим диаметр промежуточного сосуда из условия ограничения скорости в аппарате w?0,5 м/с и по диаметру аппарата подберем марку промежуточного сосуда. [10 ст.54]

DПС ? (4 • SVh/w•p) 0.5 (74)

w=0,5 м/с - скорость паров в сечении аппарата;

SVh = 0.0578 м 3/с - суммарная производительность компрессоров ступени высокого давления для т -ры кипения t0 = -40 0C ;

SVh = 0.01232 м 3/с - для т -ры кипения t0 = -30 0C ;

DПС1 = (4 • 0.0578 /0,5 •3,14) 0.5= 0,38 м.

DПС2 = (4 • 0.01232 /0,5 •3,14) 0.5= 0,18 м.

Для обеих температур кипения подбираем промежуточные сосуды марки 600СПА [6 ст.81 таб. II-4].

Маслоотделители.

Маслоотделители включают в схему холодильной установки на нагнетательной стороне компрессора. Выбираем инерционные маслоотделители так как они менее металлоемкие, просты в монтаже эксплуатации по сравнению с промывными маслоотделителыми.

Необходимую марку маслоотделителя выбираем по диаметру нагнетательного трубопровода с проверкой скорости паров аммиака в аппарате, которая не должна превышать 1 м/с.

В комплект компрессорных агрегатов входят собственные маслоотделители. Подбираем маслоотделитель перед конденсатором на общей нагнетательной линии.

Подбор маслоотделителя для компрессора П20

Определим диаметр маслоотделителя из условия ограничения скорости в аппарате w?1,0 м/с. [10 ст.54]

DМО ? (4 • SV/w•p) 0.5 (75)

w=1,0 м/с - скорость паров в сечении аппарата.;

SV = v4• GХА = 0,125 • 0,113 =0,014 м 3/с -

суммарный объемный расход в нагнетательной линии;

DМО = (4 • 0,014/1 • 3,14) 0.5= 0,134 м

Подбираем инерционный маслоотделитель марки 50М с D =257 мм.

Маслосборник.

Так как выпуск масла из аппаратов холодильной установки разрешается только через маслосборник [2], то подбираем маслосборник марки 150СМ [6. ст. 82 таб. II - 6].

Линейный ресивер

Линейный ресивер служит для компенсации различия в заполнении испарительного оборудования жидкостью при изменении тепловой нагрузки, высвобождает конденсатор от жидкости, омертвляющей теплообменную поверхность, а также содержит необходимый запас холодильного агента для восстановления утечек в системе холодильной установке. Кроме того, постоянно поддерживаемый уровень жидкого аммиака служит гидравлическим затвором, препятствующим в испарители пара высокого давления.

Для безнасосной системы охлаждения линейный ресивер подбирают по объему, который рассчитывается по уравнению [9. ст. 133].

VЛР = 0,6•Vв (76)

Где

Vв = м 3 - емкость испарительной системы.

VЛР = 0,6• 5,179 = 3,1074 м 3

Выбираем аммиачный горизонтальный ресивер марки 3,5РД вместимостью 3,41 м 3. [9 ст.133 таб. 14-12].

Дренажный ресивер

ДР подбирается по объему жидкого холодильного агента, сливаемого из наиболее аммиакоемкого аппарата, сосуда или блока.

Емкость дренажного ресивера рассчитывается по формуле:

VДР = V№1 /0,8 (77)

Где

V№1 = 0,85 м 3 - емкость по аммиаку самой крупной камеры.

0,8 - норма заполнения дренажного ресивера при сливе в него жидкого аммиака при оттаивании снеговой шубы (80% обьема).

VДР = 0,85 /0,8 = 1,0625 м 3

Подбираем аммиачный ресивер горизонтального типа марки 2,5РД (V = 1,5 м 3) [9. ст. 133 таб. 14 - 12].

Защитные ресиверы.

Защитные ресиверы вместе с отделителем жидкости, устанавливаемым на всасывающем трубопроводе между испарителем и компрессором, служат для защиты компрессоров от гидравлического удара.. Для проектируемой установки выберем вертикальные защитные ресиверы, совмещающие функции отделителя жидкости. При этом необходимо, чтобы они кроме требуемого геометрического объема имели диаметр, обеспечивающий проход пара в их верхней части, предназначенной для отделения жидкости, со скоростью не более 0,5 м/с.

Геометрический объём защитных ресиверов VЗР для каждой испарительной системы рассчитывается по формуле [12, ст.149]:

VЗР = Vб • K1 K2 K3 K4 K5 K6 , (78)

в которой:

Vв - геометрический внутренний объем охлаждающих батарей;

Коэффициенты, учитывающие :

K1 = 0,7 - степень заполнения охлаждающих батарей жидким холодильным агентом [12, ст.149];

K2 = 0,3 - частичное выбрасывание жидкого холодильного агента из охлаждающих батарей [12, ст.149];

K3 = 1,1 - заполнение труб и коллекторов жидкостью [12, ст.149];

K4 = 1,2 - остаточное заполнение ресивера после удаления жидкости через регулирующую станцию [12, ст.149];

K5 = 1,45 - допустимое заполнение ресиверов 12, ст.149];

K6 = 1,2 - запас емкости аппарата.

После подстановки коэффициентов в вышеприведенное уравнение, определяющее требуемый объем защитного ресивера:

VЗР = 0,5 • Vб (79)

Для температуры кипения t0 = -30 0C

VЗР = 0,5 • 0,22 = 0,11 м 3

Определим минимальный диаметр ресивера для обеспечения скорости пара w=0,5 м/с:

 DЗР (4Vh / w ) 0,5= (4•0,0308 /0,5 •3,14) 0,5= 0,28 м. (80)

Выбираем ресиверы марки 1,5РДВ (V =1,4 м 3, D =800мм), которых устанавливаем два.. Для остальных температур кипения выбираем такие же ресиверы. [9. ст. 133 таб. 14 - 12].

8. Расчет системы оборотного водоснабжения, подбор водяных насосов

Производительность насосов, работающих на градирню, м 3/с [12 ст. 137 (XIV - 4)].

. (81)

Где

= тепловая нагрузка на конденсатор, приблизительно равная нагрузке на градирню;

= 4,174 - теплоемкость воды [10. ст. 16 таб. 54];

= 996 - плотность воды [10. ст. 16 таб. 54];

м 3/с

Подбираем два центробежных насоса марки К20/30а с подачей 5,8 л/с и напором H = 32 м каждый [9. ст. 158 таб. 16 - 7].

Градирня рассчитывается и подбирается по площади поперечного (фронтального) сечения с проверкой на удельную гидравлическую нагрузку, которая должна быть в пределах (1,5 -2,5) • 10-3 м 3/ (м 2 • с) [12 ст. 137].

Площадь поперечного сечения градирни, м 2 ) [12 ст. 137 (XIV - 5)].

(82)

Где

= 45 кВт/ м 2 - удельная тепловая нагрузка [12 ст. 137].

м 2

По значению подбираем две вентиляторные градирни марки ГВП -320 конструкции ВНИКТИхолодпрома [12 Приложение 19], имеющих площадь поперечного сечения, равную 6,5 м 2.

Рассчитываем удельную гидравлическую нагрузку м 3/ (м 2 • с) [12 ст. 137].

м 3/ (м 2 • с) (83)

Находим, что расчетное значение соответствует рекомендуемому диапазону.

9. Расчет трубопроводов

Аппараты и машины холодильной установки соединены между собой трубопроводами из стальных цельнотянутых труб по ГОСТ 8732.

Задача расчёта - определить диаметры трубопроводов для газообразного и жидкого аммиака.

Данные для расчёта:

Массовые расходы аммиака представлены в разделе 6.2.

В качестве примера выполнен расчёт всасывающего трубопровода на температуре кипения t0 = -30°C.

Длину трубопровода находим по чертежу. При расчете трубопровода, когда можно пренебречь падением в нем давления, внутренний диаметр трубы dвн для хладагента или др. вещества может быть определен по оптимальной скорости движения w этой среды, по трубе исходя из уровня неразрывности потока [1. ст.214], по которому максимальный объемный расход вещества, протекающего по трубе, V = • dвн2 • w/4, откуда

, (84)

где

V = 0,0308 м3/с - объемный расход аммиака на участке от защитного ресивера до компрессора ( см. участок №2 таб.7);

w - скорость аммиака на стороне всасывания, м/с;

Допускаемая скорость движения пара на всасывании w=10 -25 м/с [1. ст.215 табл.6.1].

м.

Принимаем = 0,050 м , тогда действительная скорость пара

м/с (85)

Расчет диаметра трубопровода уточняют по численному значению падения давления в трубопроводе из условия, чтобы оно не превышало допустимого. Последнее в определенных условиях является оптимальным, поскольку превышение допустимого падения давления вызывает излишний расход энергии, в то время как заниженное падение давления, достигаемое увеличением диаметра трубы или уменьшением скорости движения, приводит к излишнему расходу металла [1. ст.215].

Падение давления в трубопроводе ДP при движении в трубе газа складывается из потерь на трение по длине трубы, а также из потерь напора на местные сопротивления [1. ст.215].

ДP = ДP1 + ДP2 (86)

Падение давления, обусловленное трением в трубах [1. ст.215].

, (87)

Где

- коэффициент трения по длине трубы [1. ст.152].

Число Рейнольдса [1. ст.152].

(88)

Где

- кинематическая вязкость [10. ст.140 табл.34].

- плотность аммиака [10. ст.140 табл.34].

l = длина трубы.

Тогда

Следовательно

(89)

Падение давления на преодоление местного сопротивления, Па [1. ст.216].

(90)

Где

- сумма коэффициентов местного сопротивления для участка №2.

Тогда по формуле (86)

ДP = 2353 + 1471 = 3824 Па

Допустимому падению давления соответствует понижение температуры насыщения пара до 1К: t01= -30°С; P0=119400 Па;

t0= -31°С; P0=114629 Па.

Допустимое падение давления тогда: [ДP] = 4771 Па.

ДP < [ ДP]

Падение давления на 4693 Па соответствует изменению температуры насыщения на 0,68°С и снижению холодопроизводительности на 2,7%.

Все трубопроводы холодильной установки рассчитываются аналогично примеру.

рыбный холодильник влажностный конструкция

Список использованной литературы

1. Курылев Е. С., Оносовский В. В., Румянцев Ю. Д. Холодильные установки. - СПб.: Политехника, 1999.

2. Правила устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок. ПБ-09-220-98. - М., 1999.

3. Проектирование холодильников. / Крылов Ю. С., Пирог П. И. и др. - М.: Пищевая промышленность, 1972.

4. Проектирование холодильных сооружений. / Под ред. А. В. Быкова. - М.: Пищевая промышленность, 1978.

5. СНиП 2.11.02-87. Холодильники. - М.: Стройиздат, 1987.

6. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин. / Под ред. А. В. Быкова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984

7. Холодильные компрессоры. / Под ред. А. В. Быкова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.

8. Холодильные машины. / Под ред. Л. С. Тимофеевского. - СПб.: Политехника, 1997.

9. Явнель Б. К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха - М.: Агропромиздат, 1989.

10. С. Н. Богданов, О. П. Иванов, А. В. Купрянова. Холодильная техника. Свойства веществ: Справочник. - М.: Агропромиздат, 1985. - 208 с.

11. Е. С. Курылев, Н. А. Герасимов. Примеры расчета и лабораторные работы по холодильным установкам. Л.: «Машиностроение». 1971 г. 256 стр.

12. Примеры расчетов по курсу холодильная техника. / Под ред. Н. Д. Маловой - М.: Агропромиздат, 1986 - 183с.

13. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / Под общ. Ред. И. А. Сакуна. - Л.: Машиностроение, 1987 - 423с.

Размещено на Allbest.ru

...