4.2 Теплопритоки від вантажів
При холодильній обробці продуктів кожен кілограм продукту виділяє теплоту як:
Теплопритоки Q2, Вт, що надходять в камеру зберігання від продуктів визначають за формулою:
(4.6)де
- добове надходження продуктів, т/добу;∆i - різниця питомих ентальпій продуктів, відповідних початкової і кінцевої температур продукту, кДж/кг;
τ - час термообробки, год.
У нашому випадку добове надходження продукту для камери зберігання винограду приймаємо 6% від ємності камери [1, с. 80]:
По [1, с. 11, табл. 2] приймаємо температуру, з якою надходить продукт:
+12 0С.
Знаходимо його ентальпію, кДж/к:
[1, с. 81, табл.19]Температуру продукту після зберігання приймаємо рівній температурі в камері 00С, його ентальпія при цьому, кДж/кг:
[1, с. 81, табл.19]Тривалість термообробки, год, приймаємо:
τ=24
Тоді:
4.3 Теплопритоки при вентиляції
Теплоприток від зовнішнього повітря при вентилюванні розраховується за формулою:
(4.7)де -
витрата вентиляційного повітря, кг/с;
- питома ентальпія зовнішнього повітря, Дж/кг:
- питома ентальпія повітря в камері, Дж/кг:
Витрата вентиляційного повітря визначається виходячи з необхідності забезпечення кратності повітряного обміну до 3-х об’ємів на добу:
(4.8)де -
- об’єм приміщення, що вентилюється, м3:
- кратності повітряного обміну:
- щільність повітря при відносній волозі в камері, кг/м3:
4.4 Експлуатаційні теплопритоки
Експлуатаційні теплопритоки визначаються, як сума теплопритоків окремих видів, Вт:
(4.9)Ці теплопритоки виникають внаслідок освітлення камер, перебування в них людей, роботи електродвигунів і відкривання дверей.
Теплопритоки від освітлення
, Вт, розраховуємо за формулою:
(4.10)де A - теплота, що виділяється джерелами освітлення в одиницю часу на 1 м2 площі підлоги, Вт/м2, приймаємо:
[1, с. 84])F – площа камери, м2.
Таким чином:
Теплопритоки від перебування людей
, Вт, розраховуємо за формулою:
(4.9)де 230 – тепловиділення однієї людини при помірній фізичній роботі, Вт;
n - число працюючих у даному приміщенні, чол., приймаємо:
Тоді
Теплопритоки від працюючих електродвигунів вентиляції, Вт:
(4.10)де
- потужність електродвигунів, кВт, для зберігання охолоджених продуктів 
, приймаємо: 
Теплопритоки при відкриванні дверей
знаходимо за величиною питомого теплопритоку В = 2,5...5 Вт/м2, віднесеного до 1 м2 площі підлоги:
(4.10)де В – питомий теплоприток, Вт/м2:
В = 4
Сумарна величина експлуатаційних теплопритоків за формулою (4.7):
4.5 Визначення навантаження на обладнання і компресор
Камерне обладнання підбирається по максимальним теплопритокам для даного приміщення, всі теплопритоки приймаються повністю:
(4.11)
Навантаження на компресор Qкм складається з усіх видів теплопритоків, причому за окремими видами теплопритоків може прийматися не повністю, а частково, так як максимуми теплопритоків за окремими видами в різних камерах можуть не збігатися.
Для холодильників зберігання охолоджених грибів теплопритоки через
огородження приймаються в розмірі 80% від максимальних.Теплопритоки від вантажу при підборі компресора приймають повністю.
Теплопритоки при вентиляції камер враховують при підборі компресорів на розподільних холодильниках тільки для спеціалізованих фруктових камер, на м'ясо - і рибокомбінатах при вентиляції виробничих приміщень.
Експлуатаційні теплопритоки приймають у розмірі від 50 до 70% від максимальних значень.
Таким чином, навантаження на компресор:
(4.12)
5 ПОБУДОВА ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛУ
5.1 Вибір розрахункового робочого режиму
Розрахунковий робочий режим холодильної установки характеризується температурами кипіння t0, конденсації tк, всмоктування (пари на вході в компресор) tвс, і переохолодження рідкого холодоагенту перед регулюючим вентилем tп. Значення цих параметрів вибирають залежно від призначення холодильної установки і розрахункових зовнішніх умов.
Температуру кипіння в установках з безпосереднім охолодженням приймають в залежності від розрахункової температури повітря в камері.
При проектуванні холодильних установок з безпосереднім охолодженням приймають в залежності від розрахункової температури повітря в камері.
При проектуванні холодильних установок з безпосереднім охолодженням температуру кипіння фреону,
, приймають на 14...16 0С нижче температури повітря в камері:
(5.1)Для нашого випадку приймаємо:
Температуру конденсації,
, для установок з конденсатором водяного охолодження приймаємо:
Перегрів пари на виході з випарника зазвичай становить:
(5.2)Приймаємо:
В теплообміннику холодні пари, що йдуть з випарника в компресор, нагріваються ще на
, а рідкий холодоагент, що йде з конденсатора до регулюючого вентиля, охолоджується за рахунок цього на 12-150С. З урахуванням цього, температуру всмоктується парів,0С, приймаємо:
(5.3)
Однак при побудові циклу не можна одночасно задаватися і перегрівом пари, і переохолодження рідкого холодоагенту. Тому зазвичай приймають величину перегріву пари фреону, а температуру переохолодження знаходять по ентальпії рідини, що виходить з теплообмінника, яку в свою чергу знаходять з його теплового балансу при побудові циклу за наступною формулою:
(5.4)де i – ентальпія холодоагенту у відповідних точках циклу, кДж/кг.
5.2 Побудова циклу в діаграмі i – lg p
Цикл холодильної установки графічно зображується на рис. 5.1 в діаграмі lgP-h діаграма.
Зміна стану холодоагенту в процесі стиснення 1-2t може бути отримана тільки в ідеальному компресорі, в якому немає теплообміну з оточуючим середовищем, тобто вся робота стиснення використовується на підвищення температури і тиску холодоагенту. В нашому випадку, стиснення неізотропне (процес 1-2).
Рисунок 5.1 Зображення процесів в координатах lgP-h
Цикл холодильної машини реалізується в закритому контурі:
– лінія 1-2 характеризує процес стиснення парів холодоагенту в компресорі;
– лінія 2-2' характеризує процес зниження температури перегрітих парів до температури насичення в конденсаторі;
– по лінії 2'-3 відбувається процес перетворення в конденсаторі парів у рідину при температурі і тиску конденсації;
– лінія 3-3р – процес охолодження рідкого холодоагенту в регенеративному теплообміннику;
– лінія 3р-4 – процес дроселювання в ТРВ;
– лінія 4-5 – процес кипіння рідини у випарнику;
– лінія 5-1 – процес перегріву пари у регенеративному теплообміннику.
6 РОЗРАХУНОК І ПІДБІР ХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТУ
Вихідні дані для теплового розрахунку:
- необхідна холодопродуктивність машини, яка приймається рівною теплового навантаження на компресор
;- розрахункова (структурна) схема холодильної машини;
- розрахунковий температурний режим.
Визначаємо питому масову холодопродуктивність,
:
(6.1)
Знаходимо питому роботу стиснення в компресорі,
:
(6.2)
Розраховуємо питоме теплове навантаження на конденсатор,
:
(6.3)
Визначаємо масову витрата циркулюючого холодоагенту, необхідного для відведення теплопритоків, кг/с:
(6.4)де
– необхідна холодопродуктивність компресора за теплотворним розрахунком, Вт.
Дійсний об'єм пари, що надходить у компресор,
:
(6.5)де
– питомий об'єм всмоктування пари, м3/кг (точка 1 циклу):
Об'єм описуваний поршнями компресора в одиницю часу,
, визначаємо за формулою:
(6.7) де λ - коефіцієнт подачі компресора, який визначається в залежності від відношення тисків[1, с. 189, рис.73]:
Приймаємо λ=0,45
Підставивши значення у формулу (6.7), отримаємо:
Далі на підставі отриманого значення V по каталогу підбирається компресор або компресорно-конденсаторний агрегат холодильної машини (один або кілька) таким чином, щоб дійсний об'єм, описаний поршнями компресора (або сума об'ємів – для декількох агрегатів) був більше на 25 – 30%. Тобто в нашому випадку холодильна машина повинна мати об'єм:
Близький до знайденого часовий об'єм може забезпечити дві машини ХМ1-9 V=41,2 м3/годину кожна [3, с. 229-231]. Наявність двох машин, що працюють на одну камеру, підвищить надійність холодильної установки, так як одночасна відмова двох машин малоймовірна, а при відмові однієї з машин, інша зможе тимчасово забезпечити температурний режим, близький до розрахункового у більшої частини річного періоду.
Визначаємо теоретичну (адіабатичну) потужність стиснення в компресорі, Вт:
(6.8)
Дійсна (індикаторна) потужність стиснення, Вт, розраховується за формулою:
(6.9)де
- індикаторний ККД, для безкрейцкопфних компресорів
[1, с. 117]Приймаємо:
Тоді:
Ефективна потужність (на валу компресора),
, визначається наступним чином:
(6.10)де
- механічний ККД, що враховує втрати на тертя, для безкрейцкопфних компресорів:
[1, с. 117]Приймаємо:
.Тоді:
Теоретичне теплове навантаження на конденсатор,
:
(6.11)
Дійсне теплове навантаження на конденсатор,
:
(6.12)
7 РОЗРАХУНОК ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ
7.1 Розрахунок конденсатора
Проведемо перевірочний розрахунок достатності площі поверхні конденсаторів, встановлених на компресорно-конденсаторних агрегатах прийнятих холодильних машин для відведення теплоти, переданої холодоагенту у випарниках і компресорі.
Необхідну площу поверхні конденсатора розраховуємо за дійсним тепловим навантаження на конденсатор, визначеним при розрахунку компресора.
Необхідна площа поверхні, що передає тепло,
:
(7.1)де
– дійсне теплове навантаження на конденсатор (тепловий потік), Вт:
- загальний коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м2∙К):
- розрахункова різниця температур (середній температурний напір), 0С:
(7.2)
Підставивши значення, отримаємо:
Враховуючи що холодильну камеру охолоджує холодильна машина ХМ-ФВ20-1, яка містить конденсатор КТР12 з площею 12 м2 охолоджуваної поверхні, і є достатньою, так як вона більше розрахованої необхідної.
7.2 Розрахунок випарників
Проведемо перевірочний розрахунок достатності площі поверхні випарників, яким комплектуються прийнята холодильна машина ХМ-ФВ20-1, для відведення теплоти, що проникає і виділяється в холодильній камері.
Необхідну площу поверхні випарників розраховуємо за тепловим навантаженням на обладнання, визначеним при теплотворному розрахунку.
Необхідна площа поверхні випарників, що передає тепло,
:
(7.3) де
- теплове навантаження на камерне обладнання (тепловий потік), Вт:
k - розрахунковий коефіцієнт теплопередачі камерного обладнання, Вт/(м2∙К), для випарних ребристих батарей по [1, с. 192] приймаємо:
– розрахункова різниця температур (середній температурний напір), ℃, приймаємо:
Підставивши значення, отримаємо:
Враховуючи, що камера охолоджується випарниками типу ИРСН-12,5 з площею поверхні, що передає тепло F = 12,5 м2 якими комплектуються машини ХМ-ФВ20-1, потрібна їх кількість складе:
(7.4)
Машина ХМ-ФВ20-1, обрана для охолодження камери холодильника, комплектуються 16-ма випарниками ИРСН-12,5, тобто загальна кількість випарників в камері – 16 (n = 16), що задовольняє розрахунком з надлишком.
ВИСНОВКИ
В даній курсовій роботі запроектована холодильна установка для зберігання охолодженого винограду місткістю 40 тон для м. Запоріжжя.
Холодильник однокамерний з температурою в камері, згідно з рекомендованим режимом для холодильників даного типу +4 0С.
Будівельна площа камери прийнята рівною 72 м2. Основні будівельно-планувальні рішення наступні:
- будівля окремо розташована одноповерхова з сіткою колон 6×6 виконана з цегляної кладки;
- висота приміщення 3,8 м;
- крім холодильної камери має тамбур, машинне відділення, службове приміщення, відкриту автомобільну платформу;
- зовнішні стіни виконані цегляною кладкою в півтора цегли (380 мм), внутрішні – з цегли;
- покриття без горища з ребристих залізобетонних плит;
- підлоги з електрообігрівом;
- теплова ізоляція стін та покриття – пінополістирол ПС-БС, підлоги – керамзитовий гравій.
Для охолодження використано дві промислові фреонові холодильні машини ХМ-ФВ20-1 з конденсаторами водяного охолодження холодопродуктивністю при стандартних умовах – 9000 ккал/год кожна.
Схема охолодження – безпосереднє пристінними батареями типу ИРСН-12,5 (16 шт.). У машинах встановлені поршневі двоциліндрові вертикальні безсальникові компресори 2ФУБС12.
За розрахунками підібрані холодильні машини забезпечать підтримання необхідної температури в холодильній камері при температурі навколишнього середовища +31 ℃.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
Свердлов Г.З. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и установок кондиционирования воздуха: учебник для вузов // Г.З. Свердлов, Б.К. Явнель - М.: Пищевая промышленность, 1972 - 382 с.
Румянцев Ю.Д. Холодильная техника: учебник для вузов // Ю.Д. Румянцев, В.С. Калюнов - СПб.: Изд-во «Профессия», 2003 - 360 с.
Гиль И.М. и др. Устройство, монтаж, техническое обслуживание и ремонт холодильных установок. — М.: Пищевая промышленность, 1973 - 464 с.
Конвисер И.А. Холодильная техника и холодильная технология: лабороторный практикум // И.А. Конвисер, Е.А. Канарчук, А.Г. Самотокин - К.: Высшая школа, 1978 -120 с.
Зеленовский И.Х. Малые холодильные машины и установки: учеб. пособие // И.Х. Зеленовский, Л.Г. Каплан - М.: Пищевая промышленность,
1979. - 448 с.
Чумак И.Г. Холодильные установки. Проектирование: учеб. пособие для вузов // И.Г. Чумак, Д.Г. Никульшина - К.: Высш. шк., 1988 - 280 с.
Кочетков Н.Д. Холодильная техника. - М.: Машиностроение,
1966 - 408 с.
Костенко Е.М. устройство, ремонт и обслуживание холодильного оборудования. - К.: Основа, 2004 - 408 с.
| | | | | | | Аркуш |
| | | | | | | |
| Зм.. | Аркуш | № докум. | Підп. | Дата |
1 2 3 4 5 6