Определение теплопритоков в холодильную камеру и подбор основного холодильного оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПРИТОКОВ В ХОЛОДИЛЬНУЮ КАМЕРУ И ПОДБОР ОСНОВНОГО ХОЛОДИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

нагрузка тепловой камера холодильный

Цель: Рассчитать тепловую нагрузку на холодильную камеру и подобрать компрессор, испаритель, конденсатор.

При выполнении задания необходимо:

- определить все виды теплопритоков в камеру провизионной кладовой;

- определить тепловую нагрузку на компрессор и теплообменные аппараты;

- определить число ступеней сжатия и выбрать схему холодильной машины;

- построить цикл холодильной машины в диаграмме и выполнить его расчет;

- подобрать по каталогам основное холодильное оборудование.

Задание: Рассчитать теплоприток в холодильную камеру хранения мяса, изображенную на рисунке 1 и 2.

Судно с неограниченным районом промысла. Расчетная температура наружного воздуха составляет .

На хранение поступает говядины в полутушах.

Продукт упакован в картонную тару.

Длительность холодильной обработки составляет 24 часа. Конечная температура груза и тары на выше температуры воздуха в камере.

В качестве рабочего вещества используется .

Высота камеры от палубы до подволока составляет .

Провизионная кладовая располагается на средней палубе.

Температура воздуха в твиндеке плюс .

Температура поступления груза .

Тип системы охлаждения - с промежуточным хладоносителем.

Рисунок 1 - План расположения провизионных камер на судне

Рисунок 2 - Вертикальный разрез судна

Решение

1 Тепловой расчет камер холодильника

1.1 Теплопритоки через ограждения

Теплопритоки через ограждения:

(1.1)

где- теплопритоки от разности температур по обоим сторонам ограждения, ;

- теплопритоки от солнечной радиации, ;

Теплопритоки через переборки и палубы:

(1.2)

де- расчетный коэффициент теплопередачи ограждения, принимаем по [1 с.203];

- площадь поверхности данного ограждения, ;

- температура наружной среды или соседнего, более теплого помещения, ;

- температура воздуха камеры, . Температуры воздуха в камерах принимаем по [3 таблица 2 с.19] для срока хранения продуктов от 3 до 6 месяцев. Температуру воздуха в коридоре принимаем для теплого периода года.

Теплоприток от солнечной радиации:

(1.3)

де - коэффициент теплопередачи изоляционной конструкции ограждения, поглощающего теплоту солнечной радиации, ;

-- коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к ограждению, ;

(1.4)

- скорость движения воздуха относительно судна; принимается равной эксплуатационной скорости судна, . Так как скорость судна не задана принимаем [2 с.119];

- напряженность солнечной радиации, [2 таблица 4.3 с.122];

-- коэффициент поглощения солнечной радиации принимаем по [1 таблица 4.4 с.122];

- площадь поверхности ограждения, облучаемого солнцем, ;

Учитываем теплоприток от солнечной радиации:

- через главную палубу

- через правый борт

Рисунок 1.3 - Размеры камеры хранения молочных продуктов

Таблица 1.1 -Теплопритоки через ограждения

Ограждение
Носовая переборка	0,50	3,8	36	68	-	68
Кормовая переборка	0,50	6,3	36	113	-	113
Правый борт	0,41	13,8	52	294	-	294
Переборка левого борта	0,50	13,8	36	248	-	248
Палуба главная	0,41	11,0	52	235	179	414
Палуба средняя	0,63	11,0	8	55	-	55
Итого						1192

1.2 Теплопритоки от холодильной обработки продуктов

Теплопритоки от холодильной обработки продуктов:

(1.5)

где- суточное поступление продуктов в камеру, ;

- начальная и конечная энтальпии продукта, ;

- продолжительность холодильной обработки, ;

- переводной коэффициент из тонн в килограммы;

- переводной коэффициент из часов в секунды;

Теплопритоки от тары:

(1.6)

где- суточное поступление тары в камеру, . Для картонной тары принимаем от суточного поступления продуктов;

- удельная теплоемкость тары, ;

Теплопритоки от продуктов при холодильной обработке:

(1.7)

1.3 Теплопритоки при вентиляции помещений

Теплопритоки при вентиляции помещений:

(1.8)

где- объем вентилируемого помещения, ;

(1.9)

- площадь камеры, ;

- высота камеры, .

- кратность воздухообмена. Принимаем

[3 таблица 4 с.25];

- плотность наружного воздуха при [7 таблица 8 с.236], ;

- удельная теплоемкость наружного воздуха при [7 таблица 8 с.236], ;

- температура наружного воздуха, ;

1.4 Эксплуатационные теплопритоки

Теплопритоки от электрического освещения:

(1.10)

где- удельная норма мощности светильников, ;

- площадь камеры, ;

Теплоприток от пребывания людей в камере:

(1.11)

где- тепловыделения одного человека, ;

- количество людей, работающих в камере;

Теплопритоки при открывании дверей:

(1.12)

где - коэффициент, учитывающий расход холода при открывании люков (дверей) охлаждаемого помещения [5 таблица 4.7 с.61],

Эксплуатационные теплопритоки:

(1.13)

2 Определение нагрузки на компрессор и камерное оборудование

Приборы охлаждения камеры в соответствии снимают тепловой нагрузки от всех видов теплопритоков:

(2.1)

При определении нагрузки на компрессор эксплуатационные теплопритоки учитываем в размере :

(2.2)

Требуемая холодопроизводительность компрессора:

(2.3)

где - коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах холодильной установки при рассольном охлаждении [5 c.62];

суммарная нагрузка на компрессор, ;

- коэффициент рабочего времени;

3 Расчет температурного режима работы холодильной установки

Средняя температура рассола :

(3.1)

где - температура воздуха в камере, ;

Температура рассола на входе в испаритель:

(3.2)

где - величина охлаждения рассола в испарителе, ;

Температура рассола на выходе из испарителя:

(3.3)

Температура кипения холодильного агента:

(3.4)

Температура конденсации:

(3.5)

где - температура забортной воды для неограниченного района плавания;

Температура хладагента на всасывании в компрессор:

(3.4)

4 Построение цикла одноступенчатой фреоновой холодильной машины

Изображаем цикл холодильной машины в для фреона 22. Построение цикла производим в следующей последовательности:

1 На диаграмму наносим изотермы определяющие режим работы установки: , , .

2 По температурам и находим соответствующие изобары и в области перегретого пара и переохлажденной жидкости.

3 В результате построения на диаграмме получены узловые точки процесса:

- на пересечении изотермы с линией сухого насыщенного пара;

- на пересечении изотермы с линией сухого насыщенного пара (правая пограничная кривая, степень сухости ):

- на пересечении изотермы с линией жидкости;

4 На пересечении линий и в области перегретого пара находим точку 1, характеризующую состояние пара, всасываемого в компрессор (из точки проводим линию до пересечения с прямой ).

5 Через точку 1 проводим линию постоянной энтропии () до пересечения с изобарой в точке 2, которая определяет состояние пара в конце сжатия.

6 Точку 4 получаем на пересечении линии постоянной энтальпии, проходящей через точку 3, с изотермой и изобарой в области влажного пара. Точка 4 характеризует состояние хладагента после дросселирования в регулирующем вентиле.

Рисунок 4.1 - Схема фреоновой одноступенчатой холодильной машины с промежуточным хладоносителем

Рисунок 4.2 - Цикл холодильной машины в диаграммах и

Процессы, изображенные на диаграмме:

- кипение в испарителе при и . Принимаем, что из испарителя выходит сухой насыщенный пар;

- перегрев пара на всасывании от до при постоянном давлении кипения . Перегрев происходит частично в испарителе частично во всасывающем трубопроводе и на обмотке бессальникового компрессора для исключения работы поршневого компрессора «влажным ходом» и предотвращения гидроудара;

- адиабатное (теплообмен со стенками цилиндра отсутствует) сжатие газа в цилиндре компрессора;

- процесс отвода тепла в конденсаторе (сброс тепла в окружающую или охлаждающую среду), который можно разделить на 2 процесса:

- охлаждение пара до состояния насыщения (сбив перегрева) при постоянном давлении конденсации ;

- конденсация хладагента при и ;

- дросселирование хладагента в регулирующем вентиле от давления конденсации до давления кипения при .

Таблица 4.1 - Параметры хладагента в узловых точках цикла

Параметр	Единицы измерения	Точки
		1	2	2'	3	4	1'
Давление,		0,185	1,389	1,389	1,389	0,185	0,185
Температура,		-17	82	36	36	-27	-27
Энтальпия,		400	455	416	244	244	395
Удельный объем,		0,127	0,022	0,017	0,003	0,044	0,121

5 Тепловой расчет и подбор компрессора

Удельная массовая холодопроизводительность компрессора:

(4.1)

Удельная объемная холодопроизводительность:

(4.2)

Массовый расход холодильного агента:

(4.3)

Действительная объемная производительность компрессора, то есть объем паров, отсасываемых компрессором из испарителя:

(4.4)

По графику [л.5 рис.11.2 с.73] находим коэффициент подачи компрессора в зависимости от степени сжатия и хладагента который составляет

Теоретический объем, описанный поршнями компрессора:

(4.5)

На основании полученное требуемого значения по [л.5 таблица 12.1 с.94] подбираем 2 поршневых компрессора (1 резервный) с объемом, описываемым поршнями компрессора . Объемная подача принятого компрессора на больше требуемой, что обеспечивает работу компрессора с коэффициентом рабочего времени .

Строим цикл одноступенчатой холодильной машины в диаграмме для стандартного режима: , , , .

Таблица 4.2 - Параметры хладагента в узловых точках цикла

Номер точки	Параметры
1'	0,296	-15	0,078	400
1	0,296	-10	0,080	403
2	1,192	59	0,023	439
3'	1,192	30	0,00085	237
3	1,192	25	0,00085	230
4	0,296	-15	0,021	230

Удельная массовая холодопроизводительность:

(4.6)

Удельная объемная холодопроизводительность:

(4.7)

По графику [5 рис.11.2 с.73] находим коэффициент подачи компрессора в зависимости от степени сжатия и хладагента который составляет

Холодопроизводительность компрессора в стандартном режиме:

(4.8)

где - коэффициент подачи и удельная объемная холодопроизводительность в стандартном режиме;

Теоретическая мощность, затрачиваемая компрессором на адиабатическое сжатие холодильного агента:

(4.9)

Индикаторная мощность, затрачиваемая в действительном рабочем процессе на сжатие холодильного агента в цилиндре компрессора:

(4.10)

где - индикаторный к.п.д., учитывающий энергетические потери от теплообмена в цилиндре и от сопротивления в клапанах при всасывании и нагнетании:

Эффективная мощность - мощность на валу компрессора с учетом механических потерь на трение и т.д.:

(4.11)

где - коэффициент полезного действия (к.п.д) электродвигателя;

Мощность электродвигателя, комплектующего компрессор составляет , то есть имеется запас мощности.

Тепловой поток в конденсаторе:

(4.12)

Таблица 4.3 - Технические характеристики компрессора

Марка компрессора
Объем, описываемый поршнями компрессора,	0,0057
Потребляемая мощность,	2,1
Количество заряжаемого масла,	2,5
Масса (сухая),	133
Габаритные размер, длина ширина высота	575 370 440

5 Расчет и подбор горизонтального кожухозмеевикового конденсатора

Температура воды отходящей с конденсатора:

(5.1)

Среднелогарифмическая разность температур:

(5.2)

где - разность температур в начале теплопередающей поверхности (большая разность температур);

(5.3)

- разность температур в конце теплопередающей поверхности (меньшая разность температур);

(5.4)

Принимаем коэффициент теплопередачи конденсатора принимаем по [5 табл.11.5]

Площадь теплопередающей поверхности конденсатора:

(5.5)

По [6 табл.3] принимаем 2 (1 резервный) конденсатора

Расход воды на охлаждение конденсатора:

(5.6)

где - удельная теплоемкость воды;

- плотность воды;

- подогрев воды в конденсаторе, ;

По [5 табл.16.7] принимаем 2 насоса (1 резервный) марки производительностью

Таблица 5.1 - Технические характеристики конденсатора

Марка конденсатора
Площадь поверхности охлаждения,	2
Диаметр, обечайки трубки	194 20Ч3,5
Объемный расход воды,	0,333
Масса,	69
Диаметр условного прохода вход воды выход воды вход хладагента выход хладагента	1/2" 1/2" - 10 мм

Таблица 5.2 - Технические характеристики насоса

Марка насоса
Частота вращения.	2900
Подача,	1,5
Полный напор,	20,2
КПД	42
Мощность электродвигателя,	1,5

6 Тепловой расчет и подбор испарителя

Требуемая площадь теплопередающей поверхности:

(6.2)

где - коэффициент теплопередачи испарителя , ;

Принимаем 1 горизонтальный кожухотрубный испаритель марки

Объемный расход рассола:

(6.3)

где- удельная теплоемкость рассола , ;

- плотность рассола, ;

- разность температур рассола на входе и выходе из, ;

Принимаем 2 (1 резервный) рассольных насоса марки

Таблица 6.1 - Технические характеристики испарителя

Марка	Площадь поверхности,	Диаметр аппарата,	Число труб	Число ходов	Вместимость по хладагенту,
ИТВР5	5	1500	64	26	0,0054

Таблица 6.2 - Технические характеристики рассольного насоса

Марка	Частота вращения вала,	Подача,	Полный напор,	К.п.д,	Мощность электродвигателя,
	2900	8,0	26,0	63	4

7 Расчет и подбор камерных приборов охлаждения

Требуемая площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя:

(7.1)

где - тепловая нагрузка на камерное оборудование, ;

- коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, ;

- разность температур между рассолом и температурой воздуха в помещении,;

Требуемая объемная подача вентиляторов:

(7.2)

где - плотность воздуха, выходящего из воздухоохладителя, ;

- разность энтальпий воздуха, входящего в воздухоохладитель и выходящего из него, ;

Плотность и энтальпии воздуха на входе и выходе определяем по - диаграмме для влажного воздуха

По каталогам фирмы принимаем 1 потолочный рассольный воздухоохладитель марки GL48 с площадью поверхности теплообмена и объемным расходом воздуха

Таблица 7.1 - Технические характеристики воздухоохладителя

Расход воздуха,	1,8
Площадь поверхности теплообмена,	85,9
Объем труб,	0,0104
Оттайка,	5520
Вентиляторы количество, диаметр,	3 350
Потребляемая мощность,	0,48
Габаритные размеры, длина ширина высота	1530 440 550
Диаметр входного патрубка,	16
Диаметр выходного патрубка,	16
Масса,	69

Список использованной литературы

1 Малые холодильные установки и холодильный транспорт. Под ред. А.В. Быкова. - М.: Пищевая промышленность, 1978. - 240 с.

2 Колиев И.Д. Судовые холодильные установки. - Одесса: Фенікс, 2009. - 264 с.

3 Лалаев Г.Г. Судовые холодильные установки и системы кондиционирования. - М.: Транспорт, 1981. - 248 с.

4 Петров Ю.С. Вентиляция и кондиционирование воздуха. - Л.: Судостроение, 1984. - 160 с.

5 Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - М.: Агропромиздат, 1989. - 224 с.

6 Зеликовский И.Х. Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки: Справочник. - М.: Агропромиздат, 1989. - 672 с.

Размещено на Allbest.ru

...