Материал: Проектирование схемы холодильной установки химического комбината в г. Уфа

Отделители жидкости изготавливаются в климатическом исполнении У категории 3 по ГОСТ 15150 и отвечают требованиям ГОСТ 12.2.142.

На сегодняшний день на рынке представлен широкий выбор холодильного оборудования.[14]

2. Выбор функциональной схемы холодильной установки

.1 Определение температуры конденсации хладагента

По климатологическим данным [4, с.52] для г. Уфа находим среднюю температуру самого жаркого месяца (июля) и температуру абсолютного максимума  а также среднемесячную относительную влажность воздуха в самом жарком месяце в 15 ч .

Определим расчётную температуру наружного воздуха  для заданного города

 (1)

Для заданных условий по диаграмме h-d влажного воздуха находим температуру мокрого термометра [Приложение Б]

Теперь определим температуру конденсации

 (2)

.2 Расчёт числа ступеней сжатия

Согласно данной температуры кипения , и найденной температуры конденсации , определим соответственно давления кипения , и давление конденсации . Значения найдём из термодинамических свойств аммиака на линии насыщения[15]:

 (при );

 (при ).

Для расчёта числа ступеней сжатия необходимо определить отношение давлений . Если  меньше значения 78 принимают одноступенчатый цикл, при  больше значения 78 - двухступенчатый /[1, с.81].

Определим отношение давлений :

 (3)

Так как  принимаем двухступенчатый цикл, а следовательно для дальнейшего расчета необходимо выбрать промежуточное давление. Промежуточное давление , МПа, определим по выражению:

 (4)

.

Определим отношение давлений для низкой ступени цикла по выражению (5):

  (5)

Определим отношение давлений для второй ступени цикла по выражению (6):

  (6)

.3 Составление функциональной схемы

Выбираем двухступенчатую схему с полным промежуточным охлаждением и без насосным способом подачи аммиака в испарительную систему представленную на рисунке 13. Цикл холодильной установки представлен на рисунке 12.( На lgР-h диаграмме цикл представлен в приложении А).

Рисунок 12-Цикл холодильной установки

- компрессор низкой ступени; 2 - компрессор высокой ступени; 3 - конденсатор; 4 - линейный ресивер; 5- дренажный ресивер; 6- промежуточный сосуд; 7 - дроссельный вентиль; 8- испаритель.

Рисунок 8 - Функциональная схема холодильной установки

3. Расчет и подбор холодильного оборудования

3.1 Расчёт цикла холодильной установки

Перегрев пара во всасывающем трубопроводе компрессора работающего на низкой ступени принимаем равным .[9,c, 105]

Температура пара в конце процесса сжатия в компрессоре нижней ступени

t2м = 60÷90. Принимаем t2м = 60 0С [9 с.113 ] .

Температура пара в конце процесса сжатия в компрессоре верхней ступени t4м=60÷90. Принимаем t4м = 75 0С [9 с.113].

Переохлаждение жидкого аммиака в змеевике промежуточного сосуда составляет 2÷5 0С. Принимаем 5 0С [ 9с.107].

Параметры узловых точек цикла холодильной установки представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры узловых точек цикла

Найдем удельную холодопроизводительность низкой ступени,

, (7)

где - энтальпия в точке 1’’ ,.

- энтальпия в точке 9 ,.

По формуле (7) удельная холодопроизводительность низкой ступени будет ровна: .

.2 Подбор компрессоров

.2.1 Подбор компрессоров низкой ступени

Определим расчётную холодопроизводительность компрессорных агрегатов

, (8)

где ρ - коэффициент транспортных потерь, для систем с промежуточным хладоносителем ρ=1,10÷1,12. Принимаем ρ=1,12 [1, с.80], тогда

Массовая производительность

 (9)

Требуемая объемная производительность

 (10)

Где - удельная объёмная производительность, м3/кг в узловой точке 1 цикла. Из таблицы 1.

Требуемая теоретическая объемная производительность

, (11)

где λ - коэффициент подачи компрессора.

Коэффициент подачи для винтовых компрессоров определяем по формуле (12),[1, с.233].

 (12)

где  коэффициенты для компрессоров 21АH160-7-7 , [1, с.233];

a0 =1,0803; а1 =-0,0393; а2 =-0,005; а3 =0,0007; а4 =-0,0002;

Подставляем значения в формулу (11)

Так как винтовые компрессорные агрегаты обладают рядом преимуществ , то принимаем компрессорный агрегат 21АН160-7-7 в количестве 4-х штук (один из них резервный), технические характеристики: теоретическая объёмная подача ; мощность электродвигателя ; расход охлаждающей воды , габаритные размеры: длина- 2655; ширина-1180; высота-1960 мм, масса 2900 кг [1, с.8].

Крупным потребителем холода в химической промышленности является производство химических волокон, которые получили широкое применение и производство постоянно увеличивается. Режим работы предприятий химической промышленности непрерывный, а следовательно тепловая нагрузка в течение суток на компрессор не меняется, то необходимо учитывать коэффициент рабочего времени[18]

, (13)

Поскольку коэффициент рабочего времени находится в пределах рекомендуемых значений , то принимаем выбранные компрессора.

Действительная объемная производительность компрессорного агрегата

 (14)

где n- количество выбранных агрегатов, шт.

Подставляем значения в формулу (14):

Действительная массовая производительность компрессорного агрегата

 (15)

Найдем действительную холодопроизводительность компрессорного агрегата

 (16)

.

Теоретическая мощность компрессорного агрегата

, (17)

.

где - энтальпии в соответствующих узловых точках цикла. Из таблицы 1,

Эффективная мощность

 (18)

Эффективный КПД подобранного компрессора [6, с.104].

Подставляем значения в формулу (18)

.2.2 Подбор компрессоров высокой cтупени.

Определим массовую производительность высокой ступени из материального баланса промежуточного сосуда

 (19)

где - энтальпии в соответствующих узловых точках цикла. Из таблицы 1, [3, c.77]

Из выражения (19) получим:

 (20)

Подставим значения в выражение (20) и определим массовую производительность второй ступени:

Требуемая объемная производительность

 (21)

Где  - удельная объёмная производительность, м3/кг в узловой точке 4цикла. Из таблицы 1.

Требуемая теоретическая объемная производительность

, (22)

где λ - коэффициент подачи компрессора;

 (23)

где  коэффициенты для компрессоров 2А350-7-1 , [1, с.233];

a0 =0,9573; а1 =0,0019; а2 =-0,0019; а3 =-0,0003; а4 =-0,0018;

Подставляем значения в формулу (22)

Принимаем компрессорный агрегат 2А350-7-1 в количестве 1-й штуки, технические характеристики: теоретическая объёмная подача ; мощность электродвигателя; расход охлаждающей воды , габаритные размеры: длина- 2900; ширина-1150; высота-2200 мм, масса 3450 кг [5, с.8]

Т.к. тепловая нагрузка в течение суток на компрессор не меняется, то необходимо учитывать коэффициент рабочего времени

, (24)

Поскольку коэффициент рабочего времени находится в пределах рекомендуемых значений , то принимаем выбранный компрессор.

Действительная объемная производительность компрессорных агрегатов

 (25)

Действительная массовая производительность компрессорных агрегатов

, (26)

Теоретическая мощность компрессорных агрегатов

, (27)