Дипломная работа: Искусственный холод

Таблица 2.10 - Суммарные значения Q1об, Q2об, Q4об

2.4 Расчёт и подбор оборудования холодильной установки

2.4.1 Определение режимов работы холодильной установки

Расчетный режим холодильной установки характеризуется: температурой кипения t0, конденсации tк, всасывания tвс и температурой переохлаждения жидкого хладагента tп перед регулирующим вентилем.

Температура кипения в установках с непосредственным охлаждением принимается на 10 оС ниже чем температура воздуха в камерах, следовательно: t01 = -10 оС , t02 = -35 оС , t03 = -40 оС .

QO3(-40)=172,3 кВт t03=-40 С,

QO2(-35)=521,14 кВт t02=-35 С,

QO1(-10)=122,07 кВт t01=-10 С.

Принимаем компаундную схему с последовательным дросселированием и последовательным сжатием. Оборотное водоснабжение и вертикальные кожухотрубные конденсаторы.

Так как в установке используется вертикальный кожухотрубный конденсатор, то температуру конденсации принимаем в зависимости от температуры наружного воздуха по температуре мокрого термометра. Температура конденсации для установок с водяным охлаждением конденсатора принимают на () градуса выше температуры воды уходящей от конденсатора.

Температуру перегрева воды tw1, 0С, входящей в конденсатор после градирни определяется по формуле (2.40) [4]:

, (2.40)

где tw1 -температура воды, выходящей из градирни;

tґ -температура воздуха по смоченному термометру, определяют по I-d диаграмме влажного воздуха, для г.Барнаул tґ = 23,5 0С;

?tw - подохлаждение воды в градирне, принимаем ?tw = ;

з - коэффициент эффективности градирни, принимаем з= 0,8.

Температуру воды на выходе из конденсатора tw2 , , определяем по формуле (2.41) [4]:

tw2=tw1 + ?tw (2.41)

tw2 = 24,75 + 5 = 29,75

Температуру конденсации tk, , определяем по формуле (2.42) [11]:

tk=tw2+(2ч4), (2.42)

tk = 29,75 + 4 = 33,75

Летняя температура воздуха +29 при влажности 57%, по мокрому термометру [3].

2.4.2 Подбор компрессоров

Цикл холодильной установки с последовательным сжатием и последовательным дросселированием хладагента, представлен на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 Цикл холодильной установки.

Значения параметров в узловых точках цикла сведены в таблицу 2.11

Таблица 2.11 - Значения параметров в узловых точках цикла

Массовый расход циркулирующего хладагента М, кг/с, который надо отводить от циркуляционных ресиверов, определяем по формулам (2.43), (2.44), (2.45)[4]:

, (2.43)

М-40=172,3/(1625-265)=0,129

, (2.44)

М-35=(521,14+0,13(1680-265))/(1630-375)=0,56кг/с

, (2.45)

М-10=(122,07+0,56(1805-375))/(1670-590)=0,85кг/с

Для определения требуемой объемной производительности компрессоров находим [3] коэффициент подачи компрессоров

Рo1 / Ро3 = 0,098 / 0,074 = 1,32 отсюда = 0,87

Рo1 / Ро2 = 0,29 / 0,098 = 2,96 отсюда = 0,81

= 0,75

Требуемую объемную производительность компрессоров Vт , м3/с , определяем по формуле (2.46) [4]:

Vт =М ·v/, (2.46)

Vт(-40)=0,13·1,55 / 0,87=0,23 м3/с,

Vт(-35) =0,56·1,22 / 0,81=0,7 м3/с,

Vт(-10)=0,85·0,44 / 0,75=0,485 м3/с

По таблице 8.6 [4] подбираем необходимое количество компрессоров.

Принимаем на t0= -40 оС винтовой компрессорный агрегат марки

26 А 410-7-7 с Vкм = 0,245 м3/с. Один в резерв.

Принимаем на t0 = -35 оС винтовой компрессорный агрегат марки

21 АН 600-7-7 с Vкм = 0,98 м3/с. Один в резерв.

Принимаем на t0 = -10 оС винтовой компрессорный агрегат марки

21 А 800-7-3 с Vкм = 0,503 м3/с. Один в резерв.

Таблица 2.12 - Технические характеристики винтовых компрессорных агрегатов

Действительный массовый расход Мкм , кг/с , определяем по формуле (2.47) [3]:

Мкм =·Vкм /v , (2.47)

Мкм(-40) = 0,87·0,245 / 1,55 = 0,137 кг/с,

Мкм(-35) = 0,81·0,98 / 1,22 = 0,65 кг/с,

Мкм(-10) = 0,75·0,503 / 0,44 = 0,85 кг/с

Суммарную теоретическую мощность Nт , кВт , определяем по формуле (2.48) [3]:

Nт = Мкм·Lт , (2.48)

где Lт - работа цикла , кДж/кг.

Nт(-40) = 0,137·(1680-1650) = 4,11 кВт,

Nт(-35) = 0,65·(1805-1660) = 94,25 кВт,

Nт(-10) = 0,85·(1906-1695) = 179,35 кВт

Индикаторную мощность компрессоров Ni , кВт , определяем по формуле (2.49) [3]:

Ni = Nт / , (2.49)

где - индикаторный КПД.

Ni(-40) = 4,11 / 0,85 = 4,83 кВт,

Ni(-35) = 94,25 / 0,85 = 110,88 кВт,

Ni(-10) = 179,35 / 0,85 = 211 кВт

Электрическую мощность, потребляемая из сети, Nэ , кВт , определяем по формуле (2.50) [3]

Nэ = Ni / , (2.50)

где - механический КПД.

Nэ(-40) =4,83 / 0,855 = 5,65 кВт,

Nэ(-35) =110,88 / 0,855 = 129,68 кВт,

Nэ(-10) =211 / 0,855 = 246,78 кВт

Действительную тепловую нагрузку на конденсатор УQК, кВт, определяем по формуле (2.51) [3]

QК = Мкм(-10) · ( i6 - i6? ), (2.51)

QК = 0,85 · (1906-590) = 1118,6 кВт

2.4.3 Подбор конденсатора

Подбор конденсаторов ведём по площади теплопередающей поверхности. Для определения этой площади зададимся коэффициентом теплопередачи K = 0,8 кВт/(м2К) и рассчитаем среднею логарифмическую разность температур И, 0С по формуле (2.52) [4]:

, (2.52)

Требуемую площадь теплообмена F , м2 , определяем по формуле (2.53) [4]:

(2.53)

где QК - тепловая нагрузка на конденсатор.

м2

По таблице 8.9 [4] подбираем два вертикальных конденсатора марки AKS_125 общей площадью F = 125 м2.

Технические характеристики вертикальных кожухотрубных конденсаторов марки AKS_125 приведены в таблице 2.13

Таблица 2.13 Технические характеристики горизонтальных конденсаторов марки AKS_125

2.4.4 Подбор камерных приборов охлаждения

Для камер, в которые продукт поступает упакованным, принимаем воздухоохладители, а для камер, в которые поступают не упакованные продукты, подбираем пристенные и потолочные батареи.

Для воздухоохладителей площадь теплопередающих поверхностей F, м2, определяем по формуле (2.54) [4]:

(2.54)

где - нагрузка на камерное оборудование, кВт;

- коэффициент теплопередачи воздухоохладителей ;

- средний температурный напор между циркулирующим воздухом и кипящим хладагентом, , принимается 7 - 10.

Для воздухоохладителей = 8.

Пристенные и потолочные батареи рассчитываются по формулам (2.55) и (2.56) соответственно:

Qб.ст=k·Fб·И , кВт (2.55)

Fб.пот.=Qб.пот./(k·И), м2 (2.56)

Расчет начинаем с пристенных батарей, тепловая нагрузка на которые составляет до 30% суммарного теплопоступления в камеру. Принимаем, что батарея размещается в верхней части наружных стен камеры, с учетом необходимых отступов от строительных конструкций.

Камера № 1 (универсальная)

= 40,07 кВт , = 11,4 Вт/(м2·К)

м2

Выбираем 5 воздухоохладителей марки INRA404A60 c площадью теплообменника F = 92,1 м2 и объёмом труб

Камеры №№ 2,3 (универсальные)

= 36,91 кВт , = 11,4 Вт/(м2·К)

м2

Выбираем 5 воздухоохладителей марки INBA404C10 c площадью теплообменника F = 83 м2 и объёмом труб

Камера № 4 (универсальная)

= 38,11 кВт , = 11,4 Вт/(м2·к)

м2

Выбираем 5 воздухоохладителей марки INRA403B60 c площадью теплообменника F = 86 м2 и объёмом труб V= 14дм3 =0,014м3.

Камера № 5 (экспедиция) ?Qоб = 12,885 кВт.

Принимаем, что охлаждение осуществляется с помощью пристенных батарей, составленных из стандартных четырехтрубных оребренных секций при шаге ребер 20 мм.

При длине южной наружной стены 29 м и восточной - 12 м можно разместить: на южной стене 6 секций (две СК - 2,75м, три СС - 6м и одну СС - 4,5м) общей длиной 27,9м, а на восточной стене - три секции (две СК - 2,75м и одну СС - 6м) общей длиной 11,4м. Общая площадь теплообмена труб составляет 302 м2.

Теплота, отводимая батареями определяется по формуле (2.55):

Qб.ст.= 4,7·10·302=14,2 кВт

Камера № 6 (хранение замороженной птицы в деревянных ящиках)

= 19,74 кВт , = 11,4 Вт/(м2·К)

м2

Выбираем 4 воздухоохладителя марки INBA402C70 c площадью теплообменника F = 83 м2 и объёмом труб

Камеры №№ 7,8 (хранение замороженной птицы в деревянных ящиках)

= 17,69 кВт , = 11,4 Вт/(м2·к)

м2

Выбираем 4 воздухоохладителя марки INBA403В10 c площадью теплообменника F = 51,6 м2 и объёмом труб V= 14дм3 =0,014м3.

Камера № 9(хранение замороженных субпродуктов в деревянных ящиках)

= 24,55 кВт , = 11,4 Вт/(м2·К)

м2

Выбираем 4 воздухоохладителя марки INBA404В10 c площадью теплообменника F = 69,1 м2 и объёмом труб V= 18дм3 =0,018м3.

Камера № 10 (хранение замороженных субпродуктов в деревянных ящиках)

= 26,53 кВт , = 11,4 Вт/(м2·К)

м2

Выбираем 4 воздухоохладителя марки INBA404А70 c площадью теплообменника F = 77,3 м2 и объёмом труб V= 15дм3 =0,015м3.

Камера № 11 (хранение говядины в контейнерах) ?Qоб = 25,23 кВт.

Принимаем, что охлаждение осуществляется с помощью пристенных батарей, составленных из стандартных шестирехтрубных оребренных секций при шаге ребер 20 мм.

При длине северной наружной стены ~24 м и восточной - 12 м можно разместить: на северной стене 5 секций (две СК - 2,75м, две СС - 6м и одну СС - 4,5м) общей длиной 20,5м, а на восточной стене - три секции (две СК - 2,75м и одну СС - 6м) общей длиной 11,4м. Общая площадь теплообмена труб составляет 384,3 м2.

Теплота, отводимая батареями определяется по формуле (2.55):

Qб.ст.= 3,4·10·384,3=13,1 кВт;

Остальные теплопритоки отводятся потолочными батареями, общая площадь которых определяется по формуле (2.56):

м2

Принимаем 4 батареи четырехтрубные, общей длиной 10м, шагом оребрения 20мм, состоящих из двух секций СК - 2,75м и одной СС - 4,5м, общей площадью 303,6м2.

Камеры №№ 12,13,14 (хранение говядины в контейнерах) ?Qоб = 22,93 кВт.