Расчет агрегата или компрессорная машина с компрессорами для холодильника

Q_1Т – разность теплопритоков внутри и снаружи помещения.

 

4.1.1 При расчете Q_{1Т –}  стен

Q_1Т = К_о* F(t_нар - t_внр )*10^-3 (11)

где

К_о = 0,26(м²*к/Вт) - коэффициент теплопередачи,

t_нар, t_внр- температуры, наружная и внутренняя

t_{нар =} 36˚С, t_внр= -6˚С (выбираем из задания)

F - площадь поверхностного охлаждения, см.  раздел 2.

F= 2*(4*4,8+6*4,8)=96 [ м²] - площадь стен и потолка.

Q_1Т = 0,26*96*(36˚С – (-6˚С))*10^-3= 748,8*10^-3 = 0,749 0,75 кВт

 

4.1.2 При расчете Q_{1Т –} полов

Q_1Т = 0,23 F(t_нар - t_внр )*m*10^-3 (12)

где

m – коэффициент термического сопротивления пола.

Для пола без подогрева  и лежащий на грунте, m = 1.

Q_1Т = 0,23*96*(36˚С – (-6˚С ))*1*10^-3 = 22,1*30*1*10^-3 = 55,2*10^-3 =

= 0,663 0,66 кВт

 

4.1.3 При расчете Q_1С, теплоприток от солнечной радиации через наружные стены и покрытия холодильников [кВт]

Q_1с = К_о* FΔt_с *10^-3 кВт (13),

где

К_о - коэффициент теплопередачи ограждения, см. (2).

F - площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, [м²].

F_нар.ст. = 2*(6*4,8)+4*4,8 = 76,8 м² .

Δt_с - разность температур от действия солнечной радиации в летнее время, ˚С, и зависит от тона окраски кровли поверхности холодильников.

Для светлых тонов  окраски Δt_с = 14,9˚С

Для темных тонов окраски Δt_с = 17,7˚С

Для наружных стен

Δt_с - для бетонных стен 9,8˚С

Δt_с - для стен, облицованным  глазированными плитами 3,9˚С.

Для данного холодильника были выбраны стены светлых тонов:

Q_1С = 0,26*76,8*9,8 *10^-3   = 195,6*10^-3=0,195 0,19 [кВт]   

Таким образом:

Q₁=0,25+0,06+0,19 = 0,5 [кВт]   

5 РАСЧЕТ ТЕПЛОПРИТОКОВ  ОТ ГРУЗОВ ПРИ ХОЛОДИЛЬНОЙ  ОБРАБОТКЕ

 

5.1 Расчет теплопритоков Q_2пр при холодильной обработки в камерах охлаждения и замораживания периодического действия.

По заданию курсового  проекта расчет ведется по камере хранения. Остальные камеры не принимаются во внимание.

  [кВт] (14) 

М_пр – суточное поступления продуктов в холодильник

М_пр = 8% от 200т –объема холодильника  6% меньше 200т объема,  

М_пр = 450*8% = 36, т.к. вместимость холодильника 450 тонн

Δi - разность удельных энтальпий продукта до и после обработки, [ ]

Δ i = (i_вх – i_вых) = 224-34,8 = 189,2 [ ] 

τ_обр - продолжительность холодильной обработки (24 часа), [ ] и зависит от характера движения воздуха в камере и способа упаковки продуктов.

В камере без принудительной циркуляции воздуха 16¸20 часов.

В камере усиленной циркуляции воздуха 12¸14 часов, при температуре заморозки -25 ˚С.

Замораживание рыбных продуктов, с усиленной циркуляцией при температуре (-30˚С) - 5 часов, в морозильных камерах, при температуре (-35˚С) – в течении 4 часов. Хранят рыбу при температуре (-2¸ -6 ˚С)

τ_обр = 24 часа.

[кВт]

Теплоприток от тары Q_2Т

  (15) [кВт],  где

M_т – суточное поступление тары.

Mт составляет 10¸20% массы груза 

Мт= 200*0,1=20

С_т – теплоемкость тары, [ ] 

С_т = 2,3 – для деревянной и картонной тары,

 С_т = 0,5 – для металлической тары

С_т = 0,8 – для стеклянной тары

t₁ и t₂ – температуры продукта, начальная  и конечная (таблица 5,6).

t_{1 =}4^оС; t₂₌  -6^оС(по условию)

Для хранения фруктов  была выбрана деревянная и картонная тара.

=20*2,3*2*0,011574=1,064808 -1,065 [кВт]

Таким образом:

Q₂= 67,3+(-1,065)=66,235 66,24[кВт]

 

5.2 Теплоприток при  вентиляции помещения Q3, [кВт]

Q_{3 =} М_вз (i_н - i_в)    (16) , где

М_вз - массовый расход вентиляционного воздуха в сутки

  (17) [ ],   где

V_k - объем вентилируемого помещения, [м³]

 α- кратность воздухообмена, α = 3¸4

 α=3

ρb - плотность воздуха в камере, выбирается из диаграммы i-d – влажного воздуха (график 8)

ρb =1,31

i_н ,i_в - удельные энтальпии наружного воздуха и воздуха в камере, выбирается из диаграммы (i – d ) - влажного воздуха (график 8)

i_н =47[ ] ; i_в =7[ ] (дано преподавателем)

V_k = 4*6*4,8 = 115,2м³, α = 3,  ρb при t – -6 равна 1,31

 

  [ ]

Таким образом:

Q₃ = 0,005 * (47-7) = 0,2 [кВт]

 

5.3 Эксплутационные теплопритоки

 

5.3.1 Теплоприток от  освещения

Q₄ =A*F*10^-3   (18) [кВт], где

А – теплота, выделяемая источниками освещения в единицу  времени на 1м² площади пола.

Для камер холодильной  обработки, связанные с погрузкой  и разгрузкой

A = 4,7  [ ], 

 F – площадь камеры хранения, [ м²]

 F=14[ м²]

Q₄ =4,7*14*10^-3   = 0,06 [кВт]

 

5.3.2 Теплоприток от  пребывания людей

Q₅ = 0,35n [кВт] (19)

0,35 – тепловыделения  одного человека, [кВт]

n – число людей в работающих в холодильнике

n = 4 ¸ 6 человек

Q₅ = 0,35*4 = 1,4 [кВт]

 

5.3.3 Теплоприток от работающих электродвигателей

Q₆ = Ν_эη [кВт] (20), где

Ν_э- суммарная мощность электродвигателей, [кВт]

Камеры хранения Ν_э = 2 ¸4, η - КПД электродвигателей = 0,8 ¸0,9

Q₆ = 4*0,8= 3,2[кВт]

 

5.3.4 Теплоприток при  открытии дверей

Q₇ = K*F*10^-3 [кВт]   (21), где

k - удельный приток теплоты от открытия дверей,   [ ]

k = 12 – камеры заморозки, k = 14 – камеры охлаждения, k = 38 – камеры хранения

F – площадь камеры [м²]

F=96[м²]

Q₇ =38*96*10^-3  = 532*10^-3 = 3,65 [кВт]

 

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ ДЛЯ ПОДБОРА ОДНОСТУПЕНЧАТОГО

КОМПРЕССОРА

 

Нагрузка на компрессор Q_КМ складывается из всех видов теплопритоков

(см. формулу 2)

Q_КМ = ΣQ = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ + Q₆ + Q₇       [кВт]

Компрессоры подбираются  с запасом по производительности.

В курсовом задании нужно подобрать один из компрессоров, обслуживающих разные камеры, сильно отличающиеся температурами. Регулирование температур в камерах производится специальными приборами. Охлаждение камер  воздушное, с использованием воздухоохладителей, обеспечивающих интенсивную циркуляцию воздуха.

Q_КМ = 0,5+66,24+0,2+0,06+1,4+3,2+3,65=75,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 ВЫБОР РАСЧЕТНОГО  РЕЖИМА

 

7.1 Расчет температуры  кипения, хладоновых установок.

Температуру кипения  принимают на (14 ¸ 16) ^оС ниже температуры воздуха в камере.

t₀ = t_В – (14 ÷16)˚С (22)

t₀ = -6˚С - 14˚С = - 20˚С

 

7.2 Расчет температуры  конденсации

Температура конденсации  зависит от температуры и количества подаваемого воздуха. Для хладоновых холодильных машин температура  конденсации выбирается на (10 ¸ 12) ^оС выше температуры наружного воздуха.

t_К = t_{Н +} (10 ÷12) ˚С (23)                  

t_к = 16˚С + 10˚С = 26˚С

Подогрев воздуха в  воздушном конденсаторе составляет t_вз=5÷6˚С

t_вз=5˚С

 

 

8 РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

 

  В курсовом проекте расчетная схема холодильной установки предложена. На основании материала, прочитанного на лекциях, строим холодильный цикл тепловой диаграммы  (i - lg p)  для заданного хладагента.

Одноступенчатая фреоновая  холодильная установка:

 

 

КМ – компрессор,

РВ – регулирующее устройство,

ИС – испаритель,

КД – конденсатор.

 

 

 

9 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ПОДБОР КОМПРЕССОРА

 

Рассчитываем параметры  теоретического цикла и объемную производительность (подачу) компрессора. Материал рассматривается на лекции.

 

9.1 Удельная массовая  холодопроизводительность холодильного  агента

q₀ = i₁-  i₄ [ ]  (24)

i₁(пара) =543 [ ] ; i₄ =425 [ ]  (см. таблицу 9)

q₀ = 543 – 425 = 118  [ ]

 

9.2 Массовый расход циркулирующего хладагента, требуемый для отвода теплопритоков

 [кВт]   (27)

 [кВт]    

Q_КМ - сумма всех теплопритоков (см. формулу 11).

 

9.3 Требуемая теоретическая производительность компрессора

[м³/с]  [м³/с] 

где

V₁- удельный объем всасываемого пара [м³/кг] (точка 1 теоретического цикла), выбираем из Таблиц 9, 10, 11= 0,047 м³/кг

λ - коэффициент подачи компрессора. В курсовом проекте определяем из Графика 12

V₁ = 0,047 [м³/кг],

λ = 0,8    

t_к /t₀=P_н/Р_вс= 0,668/0,150=4,5 [МПа]

 

 

9.4 На основании полученного значения  (Vт), по Таблицам 13 и 14, выбираем агрегат или компрессорную холодильную машину с компрессорами, объемная подача которых (Vк)  на 20 ¸ 40% больше требуемого (Vт).

Для этого найдем Vк: Vк = (Vт* 20%) [м³/с]  (28)

Vк = 0,04 + (0,058*20%) = 0,052 [м³/с]

Таким образом, для нашей камеры хранения  с теоретическим объемом производительности компрессора = 0,052 [м³/с]  подходит одноступенчатый агрегат с поршневыми компрессорами А-80-7-2 (см.таблицу 14).

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В курсовом проекте спроектирована и разработана холодильная машина по заданным параметрам. В процессе его написания была дана возможность самостоятельно спроектировать и организовать планировочное решение холодильной установки.

В проекте приведены  все основные расчеты по формулам, предложенным в методическом указании: геометрических параметров холодильника, величины различных теплопритоков и температур. Подобраны по различным графикам величины для построения теоретического цикла работы холодильной установки, по полученным данным подобрана компрессорная установка А-80-7-2 со следующими параметрами:

- холодопроизводительность  при t₀ = -20⁰ С, t_к = 29⁰ С равна 140 кВт

- потребляемая мощность при t₀ = -20⁰ С, t_к = 29⁰ С равна 42,4 кВт

- количество заряженного  масла ХА-30 или ХА-23 – 20 кг

- объемный расход охлаждающей  воды равен 1,5 м³/с

-мощность электродвигателя  равна 75 кВт

- частота вращения  равна 24,67^-1 с

- габаритные размеры:  длина – 2155 мм, ширина – 1275 мм, высота – 1330мм

-масса –2240 кг

-условный диаметр  трубопроводов: на входе хладагента –80 мм,

на выходе- 65мм,

на входе и выходе охлаждающей воды –20 мм.

- цена - 3920 руб.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Александровский В.Н. /Элементы конструкции теплотехнических устройств. – М.: МЭИ, 2000г.
2. Дячек П.И. /Холодильные машины и установки: Учебное пособие – ростов н/Д: Феникс, 2007г.
3. Кириллин В.В. /Техническая термодинамика. – М.: Энегрия, 2002 г.
4. Росляков Е.М. /Холодоснабжение – М.: Строит. Вузов, 2004.
5. Румянцев Ю.Д. /Холодильная техника – СПб.: Профессия, 2005