Картофелехранилище вместимостью 3300 усл. т. в средней зоне РФ

Министерство образования и науки Российской Федерации Санкт — Петербургский колледж холодильной промышленности

Картофелехранилище вместимостью 3300 УСЛ. Т в средней зоне РФ

Расчётно-пояснительная записка к дипломному проекту

Согласовано

Нормоконтроль: Н.Ю. Зеленова

Консультанты:

По экономической части Т.А. Родионова

Руководитель Н.Ю. Зеленова

По автоматизации Ю.М. Соловьев

Дипломник Е.Е. Фомичев

По охране труда А.В. Яковлев

камера хранения холодильник техника безопасности

1. Введение

1.1 Краткая характеристика района строительства

1.2 Применение холода в отрасли

1.3 Исходные данные для проектирования

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт вместимостей и строительных площадей камер хранения

2.2 Планировка холодильника

2.3 Выбор строительно-изоляционных конструкций и расчет толщены теплоизоляции

2.4 Тепловой расчет охлаждаемых помещений

2.5 Выбор расчетного режима работы холодильной установки

2.6 Расчет и подбор компрессоров

2.7 Расчет и подбор теплообменного оборудования

2.8 Расчет и подбор вспомогательного оборудования

2.9 Расчет и подбор магистральных трубопроводов

2.10 Описание схемы холодильной установки

2.11 Подбор приборов автоматики

2.12 Специальный вопрос: Влияние воздуха на работу холодильной установки

3. Организация производства

3.1 Организация погрузо-разгрузочных работ на холодильнике

4. Экономическая часть

4.1 Расчет себестоимости единицы холода

5. Мероприятия по технике безопасности и противопожарной технике

5.1 Мероприятия по технике безопасности и противопожарной технике на проектируемой холодильной установке

5.2 Мероприятия по противопожарной технике

5.3 Мероприятия по охране окружающей среды

1. Введение

1.1 Краткая характеристика района строительства

Город Хабаровск, основанный в 1858 году, является краевым центром Хабаровского края.

День города Хабаровска отмечается в последнее воскресение мая.

Герб города Хабаровска представляет собой изображение щита, разделенного вертикально на три равных (симметричных) части, окрашенные в цвета национального флага России. В правой и левой частях (в зеркальном отражении) стоящие на задних лапах стилизованные фигуры черного белогрудого медведя и уссурийского тигра с червлеными глазами и языками, высунутыми из пасти, которые поддерживают прежний (старый) герб Хабаровска. Границы территории города устанавливаются органами государственной власти Хабаровского края с учетом мнения населения города и исторически сложившихся границ компактного проживания жителей в рамках, достаточных для развития города. В Хабаровске созданы и реконструированы: мощная лесопильная, целлюлозно-бумажная промышленность, металлообрабатывающая, судостроительная, льнообрабатывающая, лесохимическая и другие отрасли промышленности. Построен 31 механизированный маслозавод. Ведущая отрасль в сельском хозяйстве — молочное животноводство.

1.2 Применение холода в отрасли

Овощехранилища могут быть с искусственным охлаждением и без охлаждения. Овощехранилища с искусственным охлаждением строятся в районах овощеводства, а также в городах-пунктах потребления овощей. Они сооружаются одноэтажными и многоэтажными. По назначению различают специализированные хранилища: овощехранилища (для свежих овощей и солений), картофелехранилища, лукохранилища, корнеплодохранилища, капустохранилища, а также универсальные хранилища с камерами для хранения отдельных видов или групп овощей. В овощехранилищах универсального типа можно более полно и равномерно использовать холодильное оборудование, подъездные пути, подсобные помещения. До 30−40% мощности холодильной установки овощехранилищ расходуется на охлаждение поступающей продукции:

В августе — лука, чеснока и солёных огурцов;

В сентябре, октябре — картофеля.

В составе овощехранилищ предусматривают следующие производственные помещения:

Камеры хранения овощей;

Помещения товарной обработки

Экспедиции для приёмки и отпуска продукции.

Не допускается совместное хранение фруктов с овощами, плодов, обладающих сильными ароматом с другими плодами, лука с другими овощами.

Дальнейшим развитием способа холодильного хранения овощей является хранение в регулируемой газовой среде. Для создания в камерах определённого газового состава среды применяют специальные газогенераторные установки. В камерах с регулируемой газовой средой должны быть предусмотрены мероприятия по обеспечению достаточной герметизации.

1.3 Исходные данные для проектирования

Здание овощехранилища одноэтажное, схема холодильной установки аммиачная насосно-циркуляционная. Суточное поступление овощей — 6% от вместимости камер, водоснабжение — оборотное, конденсаторы оросительные.

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт вместимостей и строительных площадей камер хранения

Чтобы произвести расчет вместимости камер хранения картофелехранилища необходимо знать исходные данные. На холодильнике хранится картофель — 100%

Строительная площадь камер хранения определяется по формуле:

F_стр = B / qv * h_гр * в,

где: F_стр — строительная площадь, м²;

q_V — норма загрузки, т/м³;

h_гр — грузовая высота — высота штабеля, м;

в — Коэффициент использования площади камеры.

Таблица 2.1 Расчёт строительных площадей приводится в табл. 2.1

После определения строительной площади, вычисляется количество строительных прямоугольников для всех камер по формуле:

n = F_стр /f,

где: n — число строительных прямоугольников, шт;

f — площадь одного строительного прямоугольника, м².

Определяется общая строительная площадь всех камер холодильника и общее число строительных прямоугольников:

?F_стр = 1494 м²

Определяется площадь вспомогательных помещений по формуле:

F_всп = (0,2 ч 0,4) * ?F_стр

Fвсп = 0,3 * 1494 = 717 м²

Определяется площадь изолируемого контура, в состав которого входят вспомогательные помещения по формуле:

F_хол = ?F_стр + F_всп

Fхол = 2389 + 717 = 3106 м²

Определяется площадь служебных помещений, которая составляет 5ч10% от площади изолируемого контура:

F_{сл пом} = ?Fстр * 5 / 100

F_{сл пом} = 3106 * 5 / 100 = 155 м²

Определяется площадь компрессорного цеха, она составляет 10ч15% от площади изолируемого контура:

F_{КМ ц} = Fхол * 10 / 100

F_{КМ ц} = 3106 * 10 / 100 = 311 м²

Площадь компрессорного цеха уточняется после составления планировки.

2.2 Планировка холодильника

План картофелехранилища представлен на листе 1 графической части дипломного проекта. При принятой сетке колонн 6×18 и строительной высоте 6,0 м спроектированы 5 камер хранения картофеля. На картофелехранилище предусмотрено помещение для сортировки и переборки картофеля, два сквозных коридора, соединяющих Автомобильные платформы. Организация здания выполнена таким образом, что открытая стена обращена на север, что уменьшает влияние солнечной радиации. После выполнения планировочного решения картофелехранилища уточняем строительную площадь и вместимость каждой камеры

B=B*n_д/n,

Где n_д — действительное количество строительных прямоугольников, шт.

n — расчётное количество строительных прямоугольников, шт.

Камера хранения картофеля площадью 715 м² — 1,2

Камера хранения картофеля площадью 954 м² — 3

Камера хранения картофеля площадью 477 м² — 5,6

Цех товарной обработки и фасовки продукции имеет площадь 108 м² Имеются два коридора, соединяющие автомобильные платформы, для более удобного доступа к камерам, платформы защищены козырьками от дождя и действия солнечной радиации.

Выполненная планировка холодильника в основном отвечает требованиям, предъявляемым к подобным сооружениям:

1. Соответствует схеме технологического процесса и способствует выполнению технических условий хранения;

2. Способствует уменьшению первоначальных затрат на строительство, т. к. используются стандартные размеры элементов строительных конструкции и площадей вспомогательных помещений в изолированном контуре холодильника;

3. Обеспечивает удобную эксплуатацию холодильника, благодаря наличию платформы и коридора, что облегчает организацию и удешевляет проведение грузовых работ на холодильнике.

2.3 Выбор строительно-изоляционных конструкции и расчёт толщены теплоизоляции

Толщина требуемого слоя теплоизоляции определяется по выражению

д_из = л_из * [ 1/к — (1/б_н + (д_i / л_i)+ 1 / б_вн)],

где _из — толщина теплоизоляционного слоя, м;

л_из — коэффициент теплопроводности выбранного типа изоляции, Вт/м*К,

к — коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²*К

л_i — коэффициент теплопроводности отдельных слоев строительных конструкций, Вт/м*К,

д_i — толщина отдельных слоев строительной конструкции, м,

_вн — коэффициент теплоотдачи со стороны внутреннего ограждения, Вт/м²*К,

_н — коэффициент теплоотдачи со стороны наружного ограждения, Вт/мІ*К

Определяется толщина изоляции наружной стены камеры. Принимается что все наружные стены здания выполнены из кирпичной кладки толщиной 380 мм.

Наружная стена камеры № 1

Рис. 2.1

д_из = 0,05 [1 / 0,48 — (1 / 23,3 + 0,02 / 0,93 + 0,003 / 0,17 + 0,16 / 2,04 +1 / 9)] = 0,09 м

Принимается один блок из ПСБ-С толщиной 100 мм.

Внутренняя стена

Рис. 2.2

д_из = 0,12 [1 / 0,42 — (1 / 9+0,05/0,98+0,05/0,98+1/8)] = 0,24 м

Принимается два бетонных блока толщиной 120 мм.

Покрытие камеры № 1

Рис. 2.3

д_из = 0,18 [1 / 0,39 — (1 / 23,3 + 0,012 / 0,18 + 0,04 / 1,6 + 0,05 / 0,05 +

+ 0,2 / 2,04 + 1 / 9)] = 0,21 м

Принимается покрытие толщиной 212 мм.

2.4 Тепловой расчёт охлаждаемых помещений

Количество теплоты, поступающее или уходящее из камеры, рассчитывается по формуле:

УQ = Q₁ + Q₂ + Q ₃+ Q₄ + Q₅ ,

где Q₁ — теплопритоки через ограждающие конструкции камеры под действием разности температур и действия солнечной радиации, Вт;

Q₂ — теплопритоки от продуктов при термообработке Вт;

Q ₃ — теплопритоки с наружным воздухом, проникающим при вентиляции помещения, Вт;

Q₄ — эксплуатационные теплопритоки (от людей, осветительных приборов, электродвигателей, технологическое оборудование и т. д.), Вт;

Q₅ — теплоприток, связанный с «дыханием» овощей Вт.

Расчёт теплопритока через ограждающие конструкции Q₁.

Q₁ = Q_1т + Q_1с,

где: Q_1т — теплоприток под действием разности температур, Вт

Q_1с — теплоприток под действием солнечной радиации, Вт.

Q_1т = K * F * (t _н— t_в) ,

где: К — коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м² К);

F — площадь ограждения, м²;

t_н — температура наружного воздуха, ^oC;

t_в — температура внутреннего воздуха, ^oC;

Теплоприток от солнечной радиации определяется по нижеследующей формуле:

Q_1с = K * F * ?t_c,

где: ?t_c — избыточная разность температур, учитывающая действие

солнечной радиации. Для плоской кровли с окраской светлыни тонами

14,9 ^оС. [1]

Результаты расчёта теплопритока Q₁ приводятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2 Расчет теплопритока Q₁

Расчёт теплопритока от обрабатываемых продуктов Q₂.

Q₂ = Q_2пр + Q_2тар,

где Q_2пр — теплоприток от продуктов, Вт;

Q_2тар — теплоприток от тары, Вт;

Q_2пр = M_пост* (i_пост — i_вып) * 11,6,

где M_пост — суточное поступление груза в камеру, подлежащего термообработке, т/сут;

i_пост, i_вып — удельная энтальпия продукта, КДж/кг;

Q_2тар = M_тар * С_тар * (t_пост — t_вып) * 11,6,

где M_тар — суточное поступление тары, т/сут;

С_тар — удельная теплоемкость тары, кДж/кг К;

t_пост, t_вып — температура тары, поступающей и выпускаемой, С

В_q = F_стр*hгр*q_V*в

Таблица 2.3 Расчет теплопритока Q₂

Температура поступления картофеля +8 ⁰С

Расчёт теплопритока при вентиляции камер Q₃.

Теплоприток для камер хранения овощей рассчитывается по следующей формуле:

Q₃ = V_к * а * с_в * (i_н — i_в) * 10і / (24 • 3600),

где V_к — объём вентилируемого помещения, мі;

а — кратность воздухообмена, ед/сут;

а принимается: для камер хранения — 3−5 ед/сут

с_в = 1 / 0,775 = 1,29 м³/кг

Для камеры № 1,2

Q₃ = 1944 * 4 * 1,29 * (84 — 11) * 10³ / (24 * 3600) = 8475 Вт

Для камеры № 3

Q₃ = 2592 * 4 * 1,29 * (84 — 11) * 10³ / (24 * 3600) = 11 300 Вт

Для камеры № 5,6

Q₃ = 1296 * 4 * 1,29 * (84 — 11) * 10³ / (24 * 3600) = 5650 Вт

Расчет эксплуатационного теплопритока Q₄

Q₄ = q₁ + q₂ + q₃ + q₄,

q₁ = A * F,

q₂ = 350 * n,

q₃ = c * F,

q₄ = В * F,

где q₁ — теплоприток, связанный с освещением охлаждаемого

помещения, Вт;

F — площадь камеры, мІ;

A — удельный теплоприток от освещения, Вт/мІ, А = 2,3 Вт/ мІ; 3;

q₂ — теплоприток от пребывания людей, Вт;

350 — количество теплоты, выделяемое одним человеком, Вт;

n — количество людей, чел;

q₃ — теплоприток, связанный с работой электродвигателей, Вт;

c — удельный теплоприток поступающий от работы электродвигателей Для камер хранения с = 15 — 30, Вт; [3]

q₄ — теплоприток, связанный с открыванием дверей в охлаждаемое помещение, Вт;

В — удельный теплоприток при открывании дверей, Вт/мІ.

Теплоприток Q₄ полностью принимается на оборудование, а на КМ принимают 75% от теплопритока на оборудование, так как теплопритоки от всех источников не могут быть одновременно во все помещения.

Таблица 2.4 Расчет теплопритока

Расчет теплопритока, связанного с «дыханием» овощей.

Q₅=Вк*(0,1 q_п + 0,9 q_хр),

где q_п, q_хр — тепловыделения плодов при температурах поступления и хранения, Вт/т;

Вк — вместимость камеры, т;.

Для камеры № 1,2

Q₅=715*(0,1*26 + 0, 9*21)=21 807 Вт

Для камеры № 3

Q₅=954*(0,1*26 + 0,9*21)=29 097 Вт

Для камеры № 6,7

Q₅=477*(0,1*26 + 0,9*21)=14 548 Вт

Таблица 2.5 Сводная таблица теплопритоков в камеры холодильника

2.5 Выбор расчетного режима работы холодильной установки

Температура кипения холодильного агента принимается на t на 5 — 6 С ниже температуры воздуха камеры. Во избежание подмерзания овощей принимается t=5С.

t₀ = 0 — 5 = -5С

Температура конденсации при оборотном водоснабжении определяется исходя из температуры мокрого термометра.

Температура мокрого термометра определяется по i-d диаграмме.

t_мт=23 С.

1) Температура воды, входящей в конденсатор

t_к = t_мт + (8 — 10) С = 23 + 10= 33 С

Холодопроизводительность компрессоров с учётом потерь определяется следующим образом:

Q_{o раб км} = Q_o * k / b,

где Q_oрабКМ — суммарная тепловая нагрузка на компрессор, Вт;

k — коэффициент неучтенных потерь,

b — коэффициент рабочего времени компрессора b=0,8

Q_{o раб км}^-5 = 310 319 * 1,05 / 0,8 =387 899 Вт ~ 388 кВт

2.6 Расчет и подбор компрессоров Рис. 2.4

1) Определяется удельная массовая xолодопроизводительность

q_о = i_1' — i₄, кДж/кг;

2) Определяется действительная масса всасываемого в компрессор пара

m_д = Q_o / q_o, кг/с;

3) Определяется объемная действительная подача

V_д = m_д * ₁, мі/с;

4) Определяется индикаторный коэффициент подачи компрессора л_i = (Р_о — ?Р_вс) / Р_о — с * [ (Р_к + ?Р_н) / Р_о — (Р_о — ?Р_вс) / Р_о ];

5) Определяется коэффициент невидимых потерь л_w = Т_о / Т_к;

6) Определяется коэффициент подачи компрессора л = л_i * л_w;

(также коэффициент подачи можно определить по графику в зависимости от отношения P_к/P_o).

7) Определяется объемная теоретическая подача

V_т = V_д / л, мі/с Компрессор подбирается по объемной теоретической подаче V_т. На каждую температуру подбирается минимум два компрессора. Затем рассчитывается погрешность по формуле:

(?V_т — V_тр) * 100% / ?V_т

и если она выходит за пределы -5 ч 10%, то осуществляется пересчёт m_д и Q_o по следующим формулам:

m_oд = m_o * ?V_т / V_тр;

Q_oд = Q_o * ?V_т / V_тр,

где m_oд и Q_oд— масса всасываемого в компрессор пара и холодопроизводительность действительные, кг/с и кВт

8) Определяется адиабатная мощность

N_a = м_д * (i₂ — i₁), кВт;

9) Определяется индикаторный коэффициент полезного действия

_{i =} л_w + b * (t_o)

10) Определяется индикаторная мощность

N_i = N_a / _i, кВт;

11) Определяется мощность трения

N_тр = V_т * Р_тр, кВт

12) Определяется эффективная мощность

N_е = N_i + N_тр, кВт

13) Определяется мощность двигателя

N_дв= (1,1…1,12) * N_e / (n * _п), кВт

14) Определяется холодильный коэффициент

_е = Q_o / N_e;

15) Определяется теоретическая тепловая нагрузка на конденсатор (КД)

Q_к = m_д * (i₂ — i₃), кВт;

16) Определяется действительная нагрузка на КД

Q_кд = Q_o + N_i, кВт Расчёт и подбор компрессоров на t _о = - 5 ^oС

P_к / P_о = 1,201 / 0,354 = 3,4,

Следовательно, рассчитывается цикл одноступенчатого сжатия и подбирается одноступенчатый компрессор:

Таблица 2.6 Параметры точек цикла

1) q_o = 1676 — 575 =1101 кДж/кг

2) m_д = 388 / 1101 = 0,35 кг/с

3) V_д = 0,35 * 0,38 = 0,133 м³/с

4) л_i = (354 — 5) / 354 — 0,05 * [(1274 + 10) / 354 — (354 — 5) / 354] =

= 0,81

5) л_w = 268 / 315 = 0,85

6) л = 0,81 * 0,85 = 0,68

7) V_т = 0,133 / 0,68 = 0,19 м³/с Подбирается три км марки П100 — 7 — 2 с V_т = 0,068 м³/с

?V_т =0,204 м³/с Расчёт погрешности: (0,204 — 0,19) * 100% / 0,204 = 6,8%

Пересчет не производится, так как погрешность находится в допустимом пределе (-5% - +10%)

8) N_a = 0,35 * (1880 — 1705) = 61,2 кВт

9) _i = 0,85 + 0,002 * (-5) = 0,84

10) N_i = 61,2/ 0,84 = 72,8кВт

11) N_тр = 0,204 * 30 = 6,1кВт

12) N_е = 72,8+ 6,1 =78,9 кВт

13) N_дв = 1,1 *78,9 / 1 * 3 = 29 кВт

14) Q_кд = 388 +72,8 = 460,8кВт

2.7 Расчет и подбор теплообменного оборудования Расчет и подбор конденсаторов Конденсатор подбирается по теплопередающей поверхности, которая определяется с помощью основной формулы теплопередачи:

F = Qкд*1,15/(к*т),

Где F — площадь теплопередающей поверхности, мІ;

Q_кд — тепловой поток в конденсаторе, Вт;

к — коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(мІ*К);

т — средний логарифмический температурный напор между холодильным агентом и охлаждающей средой, С.

Подбирается не менее двух конденсаторов.

Q_кд = 460,8кВт Принимается к установке горизонтальные кожухотрубные конденсаторы. Для данного вида конденсаторов к=700 — 930 Вт/мІК [3]

F = 460,8*10і /2200=209 мІ

C учетом 15% запаса F_кд =1,2 *209 =251 мІ

Принимается три конденсатора марки МИК1−100-Н с F = 105,5 мІ. F_кд = 316,5 мІ.

Расчет и подбор камерных приборов охлаждения Тепловой расчет и подбор осуществляется по теплопередающей поверхности аппарата:

F = Q_{о (об)}/ k*?t,

Где Q_{о (об)} — тепловая нагрузка на батареи и воздухоохладители, определяется из теплового расчета холодильника, Вт;

k — коэффициент теплопередачи, Вт/(мІ*К);

?t — разность температур, С. Принимается 5 °C,.

Количество батарей или воздухоохладителей определяется:

n = F/f

где f — теплопередающая поверхность одной батареи (воздухоохладителя) в зависимости от набранной длины батареи (типа воздухоохладителя), мІ.

В камерах в качестве приборов охлаждения применяются воздухоохладители. При воздушном охлаждении воздух лучше перемешивается, вследствие чего достигается равномерность температуры по всему объему камеры. Более высокие скорости циркуляции интенсифицируют как процесс теплообмена между продуктами и воздухом, так и между воздухом и приборами охлаждения, т.к. коэффициент теплоотдачи при воздушной системе возрастает в среднем в три — четыре раза. Благодаря этому сокращается время охлаждения продуктов, т.к. главной статьей первоначальной стоимости камерных приборов охлаждения является стоимость труб, то пропорционально увеличению коэффициенту теплопередачи уменьшается потребность в трубах. Но возрастают эксплутационные затраты, связанные с расходом электроэнергии на работу вентиляторов, а также с тем что это энергия, превращается в теплоту, увеличивает тепловую нагрузку на компрессоры. Принимается насосно-циркуляционная схема с верхней подачей жидкости в камерные приборы охлаждения.

Таблица 2.7 Расчет камерных приборов охлаждения

2.8 Расчет и подбор вспомогательного оборудования Расчет и подбор ресиверов Линейный ресивер подбирается по количеству конденсаторов на общую вместимость ресивера и определяется по формуле для верхней подачи:

V_р.л. = 0,3 * V_во / 0,8,

где V_р.л. — геометрический объем труб воздухоохладителей, м³.

V_р.л. = 0,3*1,498/0,8 = 0,56 м³

Принимается один линейный ресивер марки 0,75 РД Вместимость циркуляционного ресивера Перед подбором ресиверов также определяется объёмы нагнетательного и всасывающего трубопроводов V_{н. тр.} и V_{вс. тр.} на каждую температуру кипения:

V_{н. тр}= р * d_{н. тр} * L _{н. тр} / 4;

V_{вс. тр}= р * d_{вс. тр} * L _{н. тр} / 4,

где d_{н. тр} — диаметр нагнетательного трубопровода, м, d_{н. тр} принимается 0,045 или 0,075 м [3];

d_{вс. тр} — диаметр всасывающего трубопровода, м, d_{вс. тр} принимается 0,15 или 0,2 м [3];

L _{н. тр} и L _{н. тр} — длина всасывающего и нагнетательного трубопроводов, м, определяется расстоянием от компрессорного цеха до самой дальней камеры. Циркуляционный ресивер подбирается вертикальный марки РДВа для верхней подачи по его объёму V_ц.р.:

V_ц.р? 2,7 * [V_{н. тр} + 0,5 * V_в/охл + 0,3 * V_{вс тр} ].

V_{н. тр}= 3,14 * (0,05)² * 104 / 4 = 0,208 м³

V_{вс. тр}= 3,14 * (0,065)² * 104 / 4 = 0,312 м³

V_ц.р.? 2,7 * [0,208 + 0,5 * 1,498 + 0,3 * 0,312] = 1,05 м³

Подбирается один ресивер марки 1,5РЦВ

Подбор дренажного ресивера Принимается ресивер марки 1,5РД Расчёт и подбор аммиачных насосов Насосы подбираются на температуру кипения по объёмной подаче насоса V_a:

V_a = m_д * V_ж * a;

где V_a — объёмная подача насоса, м³/с;

m_д — массовый расход хладагента, кг/с

V_ж — удельный объём жидкости при температуре кипения, м³/кг;

a — кратность циркуляции хладагента, для верхней подачи — 8 ч 10, [2]

Подача верхняя

V_a = 0,35 * 0,155 * 8 = 0,434 м³/с Подбирается один насос марки АГ-25/50−1 и один резервный той же марки.

V_a =0,0069 м³/с Расчёт и подбор водяных насосов Насосы подбираются по объёмной подаче насоса V_в:

V_в = ?Q_кд / С_в * с_в * (t_вых — t_вх),

где С_в — удельная теплоёмкость, кДж/кг к;

с_в — плотность воздуха, кг/м³.

V_в= 0,046 м³/с Подбираются два насоса марки 2К-20/18б с V_в= 0,046 м³/с и один резервный насос той же марки.

Подбор маслособирателя Маслособиратель принимается марки МЗС60.

Подбор воздухоотделителя Принимается воздухоотделитель марки ВТ1.

Расчёт и подбор центрального маслоотделителя Общий маслоотделитель подбирается по диаметру нагнетательных патрубков всех компрессоров холодильной установки:

d = v n * d²_нп ,

где d — диаметр патрубка маслоотделителя, мм;

n — число компрессоров на каждую температуру кипения, шт;

d_нп — диаметр нагнетательного патрубка, мм.

d = v 3 * 70² = 121 мм Подбирается маслоотделитель марки 125 М.

2.9 Расчёт и подбор основных магистральных трубопроводов Все трубопроводы подбираются по внутреннему условному d_у.

Всасывающие трубопроводы подбираются по следующей формуле:

d_у = 1,16 * m * V₁ / щ, где V — удельный объем холодильного агента, мі/кг;

m — расход холодильного агента через трубопровод, кг/с;

щ — скорость движения холодильного агента по трубопроводу, м/с.

Расчёт и подбор всасывающего трубопровода

d_у = 1,13 * 0,35*0,38/10 = 0,113 м Подбирается трубопровод d_у = 125 мм, 133Ч4,0 мм.

Расчёт и подбор нагнетательного трубопровода

d_у = 1,13 * 0,35* 0,14 / 25 = 0,05 м Подбирается трубопровод d_у = 50 мм, 57Ч3,5 мм.

Расчёт и подбор жидкостного трубопровода

d_у = 1,13 * 0,35 * 0,155/0,6 = 0,03 м Подбирается трубопровод d_у =32 мм, 38Ч2,0 мм.

2.10 Описание схемы холодильной установки Пар холодильного агента отсасывается из ресивера циркуляционного (РЦ) (Р0) до давления конденсации (Рк).

Затем холодильный агент поступает в отделитель масла (ОМ), входящий в комплект поставки компрессора (КМ) и через обратный клапан направляется в нагнетательный трубопровод.

По нагнетательному трубопроводу от одноступенчатых агрегатов пар холодильного агента направляется в центральный ОМ, установленный перед конденсатором (КД) и через обратный клапан направляется в КД, где при отводе теплоты от него водой образуется жидкий холодильный агент, который сливается в ресивер линейный (РЛ), установленный под КД. Из РЛ жидкость направляется на станцию распределитеьную, на регулирующий блок РЦ, где происходит дросселирование от Рк до Р0 и направляется с давлением Р0 в РЦ. Далее из нижней части ресивера герметичным насосом жидкость подается на коллектор жидкосной (КЖ) и раздается по камерам. Из камерного прибора охлаждения влажный пар холодильного агента направляется на коллектор паровой (КП) и затем через РЦ отсасывается КМ.

В схеме предусмотрена централизованная система удаления масла. Все трубопроводы отработанного масла направляются на коллектор маслозаправочной станции, откуда производится слив отработанного масла.

Для предотвращения повышения давления конденсации в схеме предусмотрено удаление неконденсирующейся примеси воздуха из РЛ. Для этой цели в схему включен воздухоотделитель марки ВТ-1, который устанавливается непосредственно над РЛ.

Оттаивание камерных приборов охлаждения производится с помощью горячих паров холодильного агента, который подается туда через коллектор оттаивания.

2.11 Подбор приборов автоматики Автоматизация холодильных установок позволяет повысить экономическую эффективность работы холодильника за счет снижения затрат производство холода, а также обеспечить безопасность труда обслуживающего персонала.

Автоматизация крупных и средних холодильных установок экономически целесообразна, так как затраты на автоматизацию окупаются в течение 3 — 5 лет.

Автоматизация холодильных установок обеспечивает следующие преимущества:

— сокращаются затраты времени на обслуживание и контроль материалов;

— точнее поддерживается требуемый технологический режим, что позволяет эксплуатировать установку в оптимальном режиме и получать необходимое качество (меньше усушка и порча фруктов и овощей, меньше износ оборудования);

— уменьшаются эксплуатационные расходы (на электроэнергию, воду, ремонт) при работе установки на оптимальном режиме;

— повышается надежность работы установки, уменьшается физическое и нервное напряжение обслуживающего персонала, облегчается его работа.

Схема автоматизации предусматривает: — защиту компрессоров от опасных режимов; - защиту герметичного аммиачного насоса от перегрева электродвигателя; - регулирование заполнения вертикального циркуляционного ресивера;

Назначение и работа приборов автоматики:

1 — реле температуры, ТАМ 102−1-02, регулирующее холодопроизводительность компрессоров (астатический способ) за счет поддержания значения t₀ в заданных пределах.

При повышении t₀ на величину дифференциала реле температуры включает реле времени KS, которое последовательно включает агрегаты А₁ … А₃.

При понижении t₀ до минимального заданного значения реле температуры включает реле времени KS, которое последовательно включает агрегаты А₁ … А₃.

2, 3 — реле уровня, защищающее компрессор от влажного хода.

4 — реле уровня, сигнализирующее о верхнем предельном уровне жидкости в РЦ.

5, 6, 7 — реле уровня, регулирующее уровень жидкости в РЦ совместно с соленоидным вентилем 7.

8 — реле уровня, защищающее аммиачные насосы от перегрева.

9 — магнитный пускатель аммиачных насосов.

10,11 — реле разности давлений ДЕМ 202−1-01А-2, защищающее аммиачные насосы от срыва работы.

12, 13 — манометр для контроля давления от повышения после насоса и в РЦ.

14 — манометр для контроля давления всасывания.

15, 16 — сдвоенное реле давления, защищающее от понижения давления всасывания и повышения давления нагнетания.

17 — соленоид подачи воды в охлаждающую рубашку компрессора.

18, 19 — реле разности давления защищает КМ от понижения давления в системе смазки.

20 — реле протока защищает компрессор от перегрева.

21 — магнитный пускатель электродвигателя компрессора.

22 — реле температуры защищает от повышения температуры нагнетания.

23 — манометр, измеряющий давление в системе смазки.

24 — манометр, показывающий давление нагнетания.

25 — манометр, показывающий давление нагнетания в компрессоре

2.12 Специальный вопрос: Влияние воздуха на работу холодильной установки В системе холодильной установки вместе с хладагентом могут находиться различные газы, не конденсирующиеся при давлениях и температурах, имеющих место в холодильных машинах. Так как главная часть этих газов — воздух, то их называют воздухом.

Воздух попадает в систему следующим образом:

1) при вскрытии компрессоров и аппаратов во время ремонта;

2) при давлениях в испарительной системе ниже атмосферного;

3) при работе компрессора с закрытым всасывающим вентилем засасывается через сальник;

4) некоторое количество воздуха остается в системе после ее монтажа;

5) во время первоначального заполнения системы хладагентом.

Воздух обычно скапливается в конденсаторе и линейном ресивере и вызывает повышение давления в конденсаторе и уменьшение коэффициента теплопередачи конденсатора, что уменьшает холодопроизводительность установки и повышает расход электроэнергии. Для выпуска его из системы служат воздухоохладители различных конструкций. Наиболее простой по устройству двухтрубный, устанавливаемый над линейным ресивером ВТ-1. Воздушноаммиачная смесь поступает из линейного ресивера в кольцевое межтрубное пространство через патрубок, а во внутреннюю трубу через регулирующий вентиль поступает жидкий хладагент, который, испаряясь, охлаждает воздушно-аммиачную смесь. Образовавшиеся пары хладагента через вентиль отсасывается через отделитель жидкости компрессором. Соприкасаясь с холодной поверхностью внутренней трубы, воздушно-аммиачная смесь охлаждается, пар конденсируется и таким образом отделяется от воздуха, который с небольшим количеством несконденсировавшегося пара выпускается через вентиль в атмосферу через сосуд с водой, а конденсат по патрубку отводится в линейный ресивер. Для улучшения теплоотдачи от смеси к внутренней трубе ее наружную поверхность оребряют проволокой. Недостатки двухтрубного воздухоохладителя ВТ-1 — повышенная потеря хладагента из-за недостаточного охлаждения смеси и неполной конденсации пара из-за притока теплоты через внешнюю трубу и невозможность автоматизации работы аппарата.

Для более полного отделения аммиака от воздуха в конструкции воздухоотделителя должно быть несколько ступеней прохождения воздушно-аммиачной смеси. Этому требованию удовлетворяет автоматический воздухоотделитель марки АВ-4, разработанный ВНИКТИ холодпромом. Он состоит из двух сосудов, расположенных один в другом. Во внутреннем сосуде размещены два змеевика и вертикальная труба. Вверху сосуд приварен к сосуду. Змеевик одним концом приварен к верхней части сосуда, а другим — к его дну и сообщается с пространством между двумя сосудами. Трубка вварена в верхнюю часть боковой стенки сосуда и его дно. Внизу к ней приварен змеевик, верхний конец которого выведен наружу и соединяется с клапаном для выпуска воздуха. К змеевику присоединен угловой вентиль, к которому подводится трубопровод от конденсатора и линейного ресивера с воздушно-аммиачной смесью. От верхней части сосуда отходит труба, соединенная с всасывающей линией компрессора. Для питания воздухоохладителя жидким аммиаком ко дну сосуда приварена трубка. Аммиак поступает от распределительной станции автоматически с помощью поплавкового регулятора.

3. Организация производства

3.1 Организация погрузочных работ на холодильнике Уровень ПРТС — работ на холодильнике резко отстает от уровня механизации и автоматизации основных технологических процессов.

На данном базисном холодильнике грузы хранятся в штабелях. В настоящее время скоропортящиеся продукты перевозят железнодорожным или автомобильным рефрижераторным транспортом.

Для грузовой обработки внутри холодильника поддонов с грузами используются ручные гидравлические тележки, напольный электротранспорт, тележки с низким подъемом вил применяют для внутрискладского транспортирования и размещения пакетов внутри транспортных средств. Их можно использовать для работы в узких проходах, при загрузке лифтов, авторефрижераторов, железнодорожных вагонов в связи с небольшими габаритными размерами, высокой маневренностью, малой массой. Тележки с высоким подъемом вил (до 1,3 — 1,7 м), обладая теми же преимуществами, могут еще штабелировать пакеты в 2 — 3 яруса в камерах хранения или транспортных средствах. К машинам напольного электротранспорта относятся, электротележка с низким подъемом вил, универсальные погрузчики, электротележки с платформой, электроштабелеры, электротягачи. Электротележки с низким подъемом вил обладают, как и ручные тележки, малыми размерами, высокой маневренностью, практически не требуют усилий от рабочего.

Универсальные электропогрузчики предназначены для загрузки и разгрузки транспортных средств, погрузочно-разгрузочных работ на холодильнике. Существует два вида таких машин: фронтальные и погрузчики с выдвижными поворотными вилами.

На холодильнике чаще всего применяются погрузчики грузоподъемностью 0,63; 0,8; 1,0 и 1,5 т с высотой подъема 4,5 м.

Для работы в крытых железнодорожных вагонах используются электропогрузчики ЭП-103 с грузоподъемностью 1 т, высотой подъема 2 м.

Электроштабелеры имеют значительно меньшую массу, чем электропогрузчики, они могут поднимать груз на высоту до 9−11 м.

Электротележки, электроштабелеры, как правило, нерентабельны при транспортировке груза на расстояния более 50 м.

Для транспортировки пакетированных грузов на одном уровне, на расстояние 150−200м, на холодильниках применяют более дешевые электротележки с платформой и электротягачи.

Количество средств механизации и тары для погрузочно-разгрузочных работ на холодильнике зависит от вместимости холодильника.

Транспортируются и штабелируются коробки при помощи электропогрузчиков с удлиненными вилами.

Для придания устойчивости высоким штабелям используются стойки, связанные между собой.

Для повышения маневренности погрузочно-разгрузочных и транспортных средств на холодильнике предусматривается два сквозных коридора, а в камерах грузовые приезды и площадки для маневрирования.

4. Экономическая часть

4.1 Расчет себестоимости единицы холода Составление баланса рабочего времени Плановый баланс рабочего времени одного рабочего составляется для того, чтобы определить какое количество дней и часов рабочий должен отрабатывать в плановый период.

Баланс рабочего времени составляется для каждого цеха, исходя из рабочих дней в году и средней продолжительности рабочего дня. Баланс рабочего времени включает в себя 3 фонда времени: календарный, полезный и эффективный.

Таблица 4.1 Баланс рабочего времени одного средимесячного работника в год

Расчёт численности обслуживающего персонала компрессорного цеха по норме обслуживающих на один компрессор. Расчет численности обслуживающего персонала, по норме обслуживания на один компрессор, зависит от холодопроизводительности и ведется по категориям работающих: производственный персонал и инженернотехнический персонал. Количество рабочих рассчитывается на основании норм обслуживания, а численность инженерно-технических работников и младшего обслуживающего персонала согласно штатному расписанию.

Численность производственного персонала рассчитывается по формуле:

Ч_гр. = Ч_i * L * k_об,

где: Ч_i — норматив численности на один компрессор, чел.

L — количество компрессоров данного типа, шт.

k_об — поправочный коэффициент снижения норматива численности.

Таблица 4.2 Численность рабочих компрессорного цеха

По правилам техники безопасности принимаем шесть машинистов.

Один машинист 6 разряда и пять машинистов 5 разряда.

Примечание:

Для двухступенчатых агрегатов, состоящих из двух автономных компрессорных агрегатах нормативы численности машиниста определяется как сумма норматива на каждый компрессорный агрегат умноженное на коэффициент 0,75.

Для двухступенчатых компрессоров в одном корпусе нормативы численности увеличиваются в 1,3 раза по сравнению с нормативами для базового одноступенчатого компрессора.

Расчет планового фонда зарплаты работы компрессорного цеха

Плановый фонд зарплаты включает фонд основной зарплаты, которая в свою очередь состоит из тарифного фонда зарплаты и доплат в виде премий, за работу в ночное время, за бригадирство и фонда дополнительной зарплаты. Однако на предприятиях необходимо дифференцировать оплату труда в зависимости от стажа работы, опыта работы, поэтому для производственных рабочих используют тарифную систему.

Таблица 4.3 Расчёт основного фонда заработной платы

Таблица 4.4 Расчет планового фонда заработной платы

Расчет планового фонда заработной платы цехового персонала компрессорного цеха на год

Для расчета фонда оплаты труда цехового персонала используется система должностных окладов в сочетании с премиальной системой.

Цеховой персонал — это работники цеха, занятые управлением или созданием условий для производственного процесса. Их заработная плата рассчитывается по окладу с учетом премий.

Таблица 4.5 Расчет фонда оплаты труда цехового персонала за один год

Таблица 4.6

Расчет сводной таблице по труду и заработной платы

Определение стандартной, часовой холодопроизводительности

Стандартная выработка холода по всему холодильнику определяется как сумма произведений выработки холода каждым компрессором в рабочих условиях на переводной коэффициент.

Q (+1)=460,8 * 0,78=359,4кВт

Q_{о ст}= Q_ст * 3600=359,4 * 3600=1 293 926,4 кДж/ч

Определение плановой выработки холода в год

Определение плановой выработки холода на год производится по формуле:

Q_{г. пл.}=Q_ост* М * Р * 100%/П,

где: М — число часов работы компрессора в сутки (22 ч.);

Р — число рабочих дней в месяц (30 дней);

П — удельный вес потребления холода в самый жаркий месяц года (южная зона — 20%).

Q_{г. пл .}= 1 293 926,4* 22 * 30 * 100/18=4 744 396 800кДж/ч

Расчёт прямых затрат на производство в компрессорного цеха

Затраты на аммиак

По этой статье планируют затраты на холодильный агент.

Потребность аммиака на год рассчитывается по формуле:

В₁=в₁ * Q_ост/4187,

где: в₁ — удельная норма расхода на пополнение системы, принимается в зависимости от принятой системы охлаждения: непосредственная — 3−5кг;

Затраты на холодильный агент рассчитываются по формуле:

З_х.а.= В₁ * С/1000,

где: С — стоимость холодильного агента: 16,8 руб./кг

В₁=3 * 1 293 926,4/ 4187=927,1 кг

З_х.а.= 927,1* 27/ 1000=25 тыс. руб.

Электроэнергия силовая

По данной статье рассчитываются затраты на силовую электроэнергию для приводов компрессора, насосов и вентиляторов на основном холодильном оборудовании.

Первоначально определяется удельная норма расхода электроэнергии по формуле:

в₂ = N_дв * 4187/Q_{о ст},

где: N_дв — суммарная мощность оборудования.

Расход силовой электроэнергии на год определяется по формуле:

В₂= в₂ * Q_{г. пл.}/4187.

Стоимость затрат на электроэнергию определяется по формуле:

З_э/эн.= В₂ * С/1000,

где: С=1,82 руб.

в₂=163,5 * 4187/1 293 926,4=0,52 кВт

В₂=0,52 * 4 744 396 800/4187=589 225,3 кВт

З_э/эн.=589 225,3* 1,82/1000=1072,4 тыс. руб.

Расчёт потребности воды на производственные нужды

По данной статье рассчитывается расход воды на охлаждения конденсаторов и компрессоров.

Удельная норма расхода воды рассчитывается по формуле:

в₃=С * 4187 * П/Q_{о ст} * 100,

где С — расход воды в час на охлаждение конденсатора и компрессора, м³/ч;

П — размер потерь на охлаждающих устройствах (южная зона -10%)

Потребность воды в год определяется из расчёта:

В₃= в₃ * Q_{г. пл.}/4187

Стоимость затрат на воду определяется по формуле:

З_в.= В₃ * С/1000,

где С=16 руб.

в₃= 87 * 4187 * 8/(1 293 926,4 * 100)=0,022 м³

В₃=0,022 * 4 744 396 800/4187=24 928,7 м³

З_в.= 24 928,7* 16/1000=398,8 тыс. руб.

Таблица 4.7 Расчет стоимости оборудования в компрессорном цехе