Расчет фруктохранилища для яблок вместимостью 3000 т

Введение

Холодильная машина представляет собой замкнутую систему из аппаратов и устройств, предназначенных для осуществления холодильного цикла, который совершает рабочее вещество. Холодильные машины используют для охлаждения тел ниже температуры окружающей среды и для непрерывного поддержания заданной температуры в течение необходимого времени.

Холодильная установка включает в себя холодильную машину, трубопроводы и сооружения, необходимые для проведения технологических процессов при низких температурах (тепловая обработка, хранение и т. д.).

Холодильная техника достигла современного уровня, пройдя длительный путь развития. В середине XVIII в. У. Кулен создал первый лабораторный аппарат для получения искусственного холода, но только во второй половине XIX в. машинное охлаждение приобретает промышленную основу и начинает применяться при заготовке и транспортировании скоропортящихся продуктов. Первая холодильная V установка для замораживания мяса была построена в Сиднее (Австралия) в 1861 г. В 1876 г. впервые на судне-рефрижераторе с искусственным машинным охлаждением была осуществлена перевозка мяса. Первые стационарные холодильники были построены в Бостоне и Лондоне в 1881 г. В России впервые искусственный холод был применен в 1888 г. на рыбных промыслах в Астрахани, и в том же году на Волге начала эксплуатироваться рефрижераторная баржа с воздушной холодильной машиной, положившая начало развитию отечественного рефрижераторного водного транспорта.

Общая холодопроизводительность компрессоров, установленных в машинных отделениях холодильников производственных и торговли составляет более 7500 млн. кВт. Современное холодильное оборудование обеспечивает поддержание в камерах замораживания и хранения температур соответственно -30 (-35) и -20 (-25) °С, что позволяет сократить продолжительность замораживания и потери массы продуктов при их хранении.

Внедряются и совершенствуются системы автоматизации работы холодильного оборудования. Отечественное холодильное машиностроение освоило выпуск, современного холодильного оборудования, в том числе однои двухступенчатых агрегатов с винтовыми компрессорами, унифицированных холодильных машин и агрегатов нового поколения, автоматизированных блочных машин полной заводской готовности. На молочных предприятиях применяют аккумуляторы холода, позволяющие уменьшить холодопроизводительность установок и расход энергоресурсов. С этой же целью внедряется естественный холод.

В послевоенные годы предприятия торговли и общественного питания стали интенсивно оснащаться мелкими холодильными установками (шкафами, прилавками, витринами), и в настоящее время темпы оснащения все нарастают. Отечественные заводы изготовляют 40 типоразмеров торгового холодильного оборудования и 15 типов холодильных агрегатов к ним. Из года в год увеличивается выпуск бытовых холодильников. Освоено производство двухкамерных холодильников и морозильников, а также высококомфортных холодильников с принудительной циркуляцией охлаждающего воздуха.

Большой путь развития прошла и холодильная техника, используемая на рефрижераторном транспорте, который является важнейшим звеном непрерывной холодильной цепи, обеспечивающей I сохранность скоропортящихся продуктов от момента производства до реализации. В настоящее время железнодорожным холодильным транспортом осуществляется около 95% перевозок продуктов. К 1917 г. по железным дорогам 97% скоропортящихся грузов перевозили в обычных крытых вагонах. В эксплуатации было лишь 6000 вагонов-ледников грузоподъемностью до 10 т. С 1983 г. вагоны-ледники пере-тали эксплуатироваться, и в настоящее время изотермический парк состоит из 5-вагонных секций и автономных рефрижераторных вагонов (АРВ).

Существенное развитие получил и автомобильный холодильный транспорт, используемый для внутригородских и меж— городских перевозок небольших партий скоропортящихся грузов.

Искусственный холод получил широкое применение во всех отраслях народного хозяйства — пищевой и химической, торговле и общественном питании, при проходке шахт и тоннелей, кондиционировании воздуха, закалке стальных изделий, в медицине, шелководстве, цветоводстве, фармацевтической промышленности и др. Это стало возможным в результате широкого развития комплексных научно-исследовательских работ в области хладотехники, больших достижений холодильного машиностроения, совершенствования и унификации оборудования.

Цель дипломного проекта — расчет фруктохранилище для яблок вместимостью 3000 т. в г. Волгоград.

Фруктохранилище в городе Волгоград предполагает наличие 10 камер:

1−10-камера хранения яблок (0?С);

Расчетные параметры города Клин.

1 — глубина промерзания грунта составляет 10−12м;

2 — глубина промерзания грунта 115 см;

3 — среднегодовая температура 7,6 ?С;

4 — расчетная летняя температура 35? С;

1. Выбор расчетного температурного режима работы Исходные данные Проект фруктохранилище для яблок вместимостью 3000 т. в г. Волгоград. B холодильнике хранятся яблоки Расчетные параметры наружного воздуха ([1] с. 342).

t_н=0,4*t_ср+0,6*t_max (1.1).

t_ср=7,6 ([1] c. 426 приложение 13).

t_max=35 ([1] c. 426 приложение 13).

где t_cp— температура в 13 часов самого жаркого месяца, °С;

t_max — максимальная температура, °С.

t_н=0,4*7,6+0,6*35.

t_н= 24⁰С Расчетные параметры воды на охлаждение конденсатора. Вода на охлаждение конденсатора берется на 6 ⁰C ниже температуры воды, выходящей из конденсатора, тогда ([1] с. 193).

(1.2).

t_w1=22.

t_w2= t_w1+6.

t_w2=22+6.

t_w2=28⁰С.

t_k=30⁰С.

Расчетные параметры внутреннего воздуха внутри камеры, температуры продуктов и продолжительность их охлаждения в табличной форме Таблица 1- Расчетные параметры внутреннего воздуха внутри камеры, температуры продуктов и продолжительность их охлаждения.

Расчетные параметры грунта Температура поверхностного слоя грунта изменяется вслед за сезонными изменениями температуры наружного воздуха. Среднегодовая температура в городе Волгоград t_ср =7,6⁰C ([1] с. 425 приложение 13), следовательно температура грунта t_ср.гр.=10,8⁰C на глубине 1,2 м.

2. Определение вместимости, площадей камер Вместимость камер Вместимость камеры хранения яблок принимаем равно 100% от общей вместимости В_{зам. м.}=3000.

В связи с тем что в холодильнике хранится 1 вид продуктов я делаю планировку 10 камер по 300 т.

Определение грузового объема камер ([1] с. 251).

V_гр.=B/g_v(2.3).

где g _v — норма загрузки единицы объема, т/м³ ([1] с. 252 таблица 61).

Грузовой объем камеры хранения яблок.

V_{гр. яб.}=300/0,34.

V_{гр. яб.}=883м³.

Общий грузовой объем камер хранения яблок.

V_гр.=883*10.

V_гр.=8830 м³.

Грузовая площадь камер ([1] с 254).

F_гр.=V_гр./h_гр.(2.4).

где h_гр. — высота штабеля, принимаем h_гр.= 5 м ([1] с. 270).

Грузовая площадь хранения яблок.

F_{гр. яб.}=883/5.

F_{гр. яб.}=177м².

Общая грузовая площадь камер

F_гр.=177*10.

F_гр.=1770 м².

Строительная площадь камер ([1] с. 255).

F_стр.=F_гр./в (2.5).

где в — коэффициент использования площади камеры ([1] с. 255).

Строительная площадь камеры хранения яблок.

F_{стр. зам. м.}=177/0,7.

F_{стр. зам. м.}=253м².

Общая строительная площадь камер яблок.

F_стр.п.=253*10.

F_стр.п.=2530 м².

Число строительных прямоугольников ([1] с. 255).

n= F_стр./f_пр.

где f_пр — площадь одного строительного прямоугольника, определяется сеткой колонн. Принимаем сетку колонн 12×12м ([1] с. 270).

f_пр=144 м².

Число строительных прямоугольников для камеры хранения яблок.

n _{зам. м.}= 253/144.

n_зам.м.=1,76.

принимаем n_зам.м=2.

Общие число строительных прямоугольников для камеры хранения яблок.

n _п.=2*10.

n _п.= 20.

Общая площадь охлаждаемых помещений.

F_охл.= 253 *10.

F_охл.= 2530 м².

Площадь вспомогательных помещений. Кроме основных производственных помещений в составе холодильника предусматривают различные вспомогательные помещения, необходимые для выполнения технологических операций (накопительные, разгрузочные помещения при камерах тепловой обработки продуктов, экспедиции, упаковочные, коридоры, вестибюли, лестничные клетки, лифтовые шахты). При проведении расчетов площадь, отводимую для вспомогательных помещений, принимают равной 20. .40% суммы площадей помещений:

F_всп=(0,2…0,4)?F_охл(2.14).

F_всп=0,4*2530.

F_всп=1012м².

Площадь служебных помещений Площадь, отводимую для служебных помещений, принимают равной.

5…10% суммы площадей помещений ([1] с. 258):

F_служ=(0,05…0,1) ?F_охл(2.17).

F_служ=0,1*2530.

F_служ=253м².

Площадь компрессорного цеха Площадь, отводимую для компрессорного цеха, принимают равной 10…15% суммы площадей помещений ([1] с. 258):

F_км.ц=(0,1…0,15) ?F_охл(2.18).

F_км.ц=0,15*2530.

F_км.ц=380м².

Общая площадь холодильника.

F=2530+1012+253+380.

F=4175м².

Расчет автомобильной платформы Поступление и выпуск грузов ([1] с. 385).

(2.18).

М_пост.=84т.

(2.20).

М_вып.=84т.

где Uкратность грузооборота (U=5 ([1] c.387));

M_пост., M _вып.. — количество ежедневного поступления и выпуска продукта, т.к. учитывают возможное отклонение, количество грузов, поступающих или выпускающихся в отдельные дни от среднемесячной величины (M _пост. =2;М_вып..=1,4 ([1] c.387)).

Поступление и выпуск продуктов автомобильным транспортом.

М_ав.тр.=М_пост.+М_вып. (2.21).

М_ав.тр.=84+84.

М_ав.тр.=168т.

Число автомашин, подаваемых за сутки к платформе холодильника.

(2.22).

где q _авт. — грузоподъемность одной автомашины (q _авт. = 5 т ([1] c.388));

з _авт. -коэффициент использования грузоподачи автомашин (з _авт. = 0,6).

n_авт.=56.

Длина автомобильной платформы ([1] c.388).

(2.23).

где b _авт. — ширина автомобиля (м);

фвремя выгрузки и загрузки одной машины (ф =0,5 ([1] c.389));

m_а — коэффициент неравномерной подачи (m_a=l, 5 ([1] c.389));

Шдоля автомашин, подаваемых в дневную смену (Ш = 1 ([1] c.389)).

Расчет железнодорожной платформы Поступление и выпуск продуктов железнодорожным транспортом М_ж.тр.=М_пост.+М_вып. (2.24).

М_ж.тр.=84+84.

М_ж.тр.=168т.

Число железнодорожных вагонов, пребывающих за сутки к платформе холодильника ([1] c.388).

(2.25).

где m_ваг. — грузоподъемность железнодорожного вагона, т (для цельнометаллического четырехосного вагона = 25т). ([1]c.388)).

n=7.

Длина железнодорожной платформы ([1] c.388).

(2.26).

где l_ваг. — полная длина вагона (длина цельнометаллического четырехосного вагона = 25м); k_ваг— коэффициент, учитывающий неравномерность подачи вагонов к платформе холодильника, равный (1…1,5); П — число подачи вагонов к платформе холодильника в сутки, равное;

Полученный результат L_ж должен округлятся до значения, кратного длине вагона.

3. Расчет и выбор изоляции Конструкция наружной стены холодильника типовая «сэндвич» панель:

Стальной лист Пенополиуретан Стальной лист Теплоизоляция (пенополиуретан).

Толщина теплоизоляционного слоя ([1] с. 303) :

(3.1).

где д_i— толщина теплоизоляционного слоя ограждения, м;

лкоэффициент теплопроводности соответствующего слоя ограждения Вт/м*К;

ктребующий коэффициент теплопередачи ограждений;

б_н — коэффициент теплоотдачи с наружной или более холодной стороны ограждения, Вт/м²*К;

а_в — коэффициент теплопередачи с внутренней стороны ограждения, Вт/м²*К.

Нормы проектирования значений a_н, а_в, к. для различных ограждений из условий недопущения конденсации влаги на поверхности ограждений. При t _ср = 10,8°С и t в внутри камеры из таблиц определяем значение к для наружных стен. Для наружных стен и покрытий а_н, =23,3 Вт/м²*К ([1] с. 305 таблица 66). Для внутренних поверхностей a_в=8 Вт/м²*К ([1] с. 305 таблица 66) с умеренной циркуляцией a_в=10,5 Вт/м²*К ([1] с. 305 таблица 66). Расчет производится для камеры хранения с наименьшей температурой.

Наружная стена д _из=0,097 м Для стандартных плит выбираем: д _из=100мм Коэффициент теплопередачи наружной стены:

Перегородка между камерами, к = 0,25 Вт/м²*К ([1] с. 304 таблица 65).

Перегородка разделяет камеры и имеет такую же структуру, что и внутренние стены, определяется толщина между камерами:

б_в=10,5 Вт/(м2*К)([1] c. 305 таблица 66).

б_н=9 Вт/(м²*К)([1] c. 305 таблица 66).

д _из=0,032 м Принимаем толщину теплоизоляции перегородки: д _из=50мм Принимаем коэффициент теплопередачи перегородки К_д= 0,59 Вт/м²*K ([1] c. 304 таблица 65).

Покрытие пола Покрытие пола в камере хранения яблок д _из=0,48 м Принимаем толщину теплоизоляции пола: д _из=500мм Покрытие охлаждаемых камер.

Покрытие в камере хранения яблок д _из=0,157 м Принимаем толщину теплоизоляции покрытия: д _из=200мм.

4. Тепловой расчет холодильной камеры Теплоприток через ограждение ([1] с. 343).

Q₁=Q_1T+Q_1c (4.1).

где Q_1т.- теплоприток через ограждение камеры из-за разности температур у ограждения, Вт ([1] с. 344).

Q_1c=k*F*(t_н-t_в) (4.2).

где к — нормативный коэффициент теплопередачи ограждения (действительный), Вт (м²*К) ([1] с. 345);

Fплощадь ограждения, м²;

t_н — температура воздуха с наружной стороны ограждения ,°С;

t _в— температура воздуха в камере, ⁰C;

Q_1с— теплоприток от действия солнечной радиации, Вт ([1] с. 344).

Q_1c=k*F*?t_c(4.3).

где к — нормативный коэффициент теплопередачи ограждения (действительный), Вт (м²*К) ([1] с. 345);

Fплощадь ограждения, м²;

?t _с— дополнительная разность температур, возникающая из-за действия солнечной радиации, ⁰C ([1] с. таблица 67).

Теплопритоки через пол.

Q_1n=(?k_уст.*F)*(t_н-t_в)(4.4.).

Где к — условный коэффициент теплопередачи соответствующей зоны, (Вт/м²*К);

Fплощадь зоны пола, м²;

t _н— расчетная температура наружного воздуха, ?С;

t _в— температура воздуха в камере (⁰C) определяют теплоприток через ограждения;

Все расчеты приведены в виде таблицы 2.

Теплопритоки от продуктов Общий теплоприток от упакованных продуктов при их тепловой обработке составляет ([1] с. 348).

Q₂=Q_2пр+Q_2T(4.5).

Теплоприток от продуктов при их холодильной обработке.

Теплопритоки от продуктов при холодильной обработки определяется в зависимости от суточного поступления продуктов в камеру, вида продукта, температуры поступления и выпуска, а также времени холодильной обработки ([1] с. 346).

(кВт)(4.6).

где M _пост — суточное поступление продуктов в камеру, (т/сутки).

При расчете теплопритоков суточное поступление продукта для камер хранения принимают равным 6% вместимости камеры (>200 т) или 8% вместимости камеры (<200 т) ([1] с. 347).

i _пост — удельная энтальпия продукта, поступающего в камеру при температуре поступления, кДж/кг.

i _вып — удельная энтальпия продукта, выпускаемого из камеры при температуре выпуска, кДж/кг.

ф — продолжительность холодильной обработки продукции, час.

Все расчеты приведены в виде таблицы 3.

Теплопритоки при вентиляции охлаждаемых производственных помещений Учитывают только для камер хранения некоторых охлажденных продуктов и для производственных помещений, где постоянно работают люди (экспедиции, упаковочные отделения, помещения с морозильными аппаратами и т. д.).

Для камер хранения продуктов ([1] с. 349).

(4.8).

гдеV_к-объем вентилируемой камеры, м³;

кратность воздухообмена в сутки, 1/сут (a= 3,5…5 1/сут для камеры хранения; = 10…12 1/ сут для камер предварительного охлаждения фруктов) ([1] с. 349);

_в-плотность воздуха в камере, кг/м (_в= 1кг/м³) ([1] с. 349);

i_в и i_н — удельные энтальпии наружного воздуха и воздуха в камере, кДж/кг, определяются по температуре и влажности воздуха по диаграмме d-i.

Теплопритоки при вентиляции камеры хранения яблок.

Q₃=16 975 Вт Для охлаждаемых производственных помещений ([1] с. 349).

(4.9).

где 20- норма подачи воздуха в час на одного рабочего человека, м /час;

nчисло работающих людей, чел;

_в— плотность воздуха, кг/м³, (_в— 1кг/м³) ([1] с. 349);

i_н -энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;

i_в — энтальпия внутреннего воздуха, кДж/кг Теплопритоки при вентиляции вспомогательных помещений.

Q₃=67 Вт Теплопритоки при вентиляции служебных помещений.

Q₃=67 Вт Теплопритокипри вентиляции компрессорного цеха.

Q₃= 112 Вт.

Эксплуатационные теплопритоки Возникают вследствие освещения камер, нахождения в них людей, работы электрооборудования и открывания дверей. Теплоприток определяют для каждой камеры отдельно.

Теплоприток от освещения.

q₁=A*F (4.7).

где Aудельный теплоприток от освещения в единицу времени, отнесенный к одному метру площади поля, Вт/м²; (A=2,3 Вт/м² для камер хранения; A=4,5 Вт/м² для камер тепловой обработки, экспедиций, загрузочно — разгрузочных, производственных помещений и т. п.) ([1] с. 349);

Fплощадь камер, м².

Теплоприток от пребывания людей ([1] с. 349).

q₂=350n (4.8).

где n — число людей, работающих в помещении;

350 — тепловыделение одного человека Теплоприток от работы электродвигателя ([1] с. 350).

q₃=?N_эл.*?*10³(4.9).

где ?N _эл. — суммарная площадь электродвигателей оборудования, находящегося в помещениях з — КПД электродвигателя теплоприток при открывании дверей в охлаждаемые помещения.

q₄=B*F (4.10).

где B — удельный теплоприток от соседних помещений через открытые двери, отнесенные к 1 м² площади камеры, Вт/м² ([1] с. 350 таблица 69).

Все расчеты приведены в виде таблицы 4.

Теплоприток, выделяемый фруктами и овощами при «дыхании» .

Q₅= B (0,1q_пост+0,9q_хр),(4,11).

где B — вместимость камеры, т; q_пост, q_хр — тепловыделение плодов при температурах поступления и хранения, Вт/т ([1] с. 351 таблица 70).

Теплоприток, выделяемый фруктами и овощами при «дыхании» в камере хранения яблок.

Q₅= 2880(0,1*73+0,9*10).

Q₅= 46 944 Вт Таблица 2 — Расчет теплопритоков через наружные ограждения.

Таблица 3 — Расчет теплопритоков от продуктов при их холодильной обработке.

Таблица 4-Расчет эксплуатационных теплопритоков.

Таблица 5-Расчет суммарных теплопритоков в камерах.

Для определения тепловой нагрузки на компрессор и камерное оборудование необходимо распределить его по температурам кипения, находя при этом температуры рассола и кипения хладагента ([4] c. l80).

Холодопроизводительность компрессоров на каждую температуру кипения ([1] с. 352).

(4.11).

где Q_0 км — холодопроизводительность компрессора на каждую температуру кипения, Вт; p — коэффициент неучтенных потерь ([1] с. 352);

?Q км — суммарная типовая нагрузка на компрессор при данной температуре кипения; b — коэффициент рабочего времени компрессора, b = 0,92 ([1] с. 352).

Холодопроизводительность компрессоров при to= -10 ⁰C.

t₀= -10.

Q₀=368 600 Вт.

Q₀=368,6 кВт.

5. Выбор системы охлаждения Для получения правильного температурного и влажностного режима необходимо правильно выбрать систему охлаждения.

B данном случае будем использовать систему воздушного охлаждения с интенсивной циркуляцией воздуха.

Система воздушного охлаждения предполагает использование воздухоохладители (рис.1).

Рисунок 1.

1 -камера.

2- воздухоохладитель.

3-штабель продуктов Наиболее распространены сухие воздухоохладители непосредственного охлаждения. Аммиачные батареи непосредственного охлаждения изготовляют из стальных бесшовных труб, собранных в виде змеевиковых или коллекторных секций. Для работы в условиях большой влажности со значительным осаждением инея и образованием льда на теплопередающей поверхности батареи делают из гладких труб, в остальных случаях из оребрённых.

6. Расчет и подбор основного и вспомогательного холодильного оборудования температурный холодильник охлаждение воздушный Цикл аммиачной одноступенчатой холодильной машины в диаграмме «lg p-i» .

Диаграмма «lg p-i» аммиачного цикла Тепловой расчет компрессора на температуру кипения t₀=-10°C.

Таблица 6-Параметры, необходимые для теплового расчета.

Удельная массовая холодопроизводительность хладагента ([l]c. 129).

q₀=i₁-i₄(6.1).

q₀=1430−330.

q₀=1100 кДж/кг.

Действительная масса всасываемого пара ([1] с. 129).

(6.2).

m _д = 0,3 кг/с Действительная объемная подача ([1] с. 129).

V_д=m_д*v₁(6.3).

V_д=0,3*0,47.

V_д=0,141 м³/с гдеv_1' — удельный объём (м /кг) Индикаторный коэффициент подачи ([1] с. 130).

(6.4).

л_i=0,82.

где ?Р_вс — депрессия при всасывании ([1] с. 122);

?Р_н — депрессия при нагнетании ([1] с. 122).

Коэффициент невидимых потерь для прямоточныхкомпрессоров.

(6.5).

л_w=0,8.

гдеT₀ — абсолютная температура кипения ([1] с. 123);

Т_к— абсолютная температура конденсации ([1] с. 123).

Коэффициент подачи компрессора ([1] с. 130).

л= л_i*л_w(6.6).

л=0,82*0,8.

л=0,66.

Теоретическая объемная подача ([1] с. 130).

(6.7).

V_т=0,21 м³/с Удельная объемная холодопроизводительность в рабочих условиях.

(6.8).

q_v=2341 кДж/м³.

Удельная объемная холодопроизводительность в нормальных условиях.

(6.9).

q_vн=2214 кДж/м³.

Коэффициент подачи компрессора в номинальных условиях.

(6.10).

Номинальная холодопроизводительность ([1] с. 130).

(6.11).

Q_0н =304 кВт Адиабатная мощность компрессора ([1] с. 131).

(6.12).

N_a=78 кВт Индикаторный КПД ([1] с. 131).

(6.13).

з_i=0,78.

где b — эмпирический коэффициент ([1] c. l27).

Индикаторная мощность ([1] с. 131).

(6.14).

N_i = 100 кВт Мощность трения ([l]c. 131).

N_тр=V_т*P_тр(6.15).

N_тр=0,21*50.

N_тр= 10,5 кВт Где P_тр — удельное давление трения ([1] с. 127).

Эффективная мощность ([1] с. 131).

N_e=N_i+N_тр(6.16).

N_e=100+10,5.

N_e=110,5 кВт Мощность на валу двигателя ([1] с 131).

N_дв=(6.17).

N_дв=.

N_дв=123 кВт где з₁ -КПД передачи (0,96…0,99) ([1] с. 131);

Эффективная удельная холодопроизводительность ([1] с. 13.

(6.18).

Тепловой поток в конденсатор ([1] с. 159).

Q_k1=m_д*(i₂-i₃)(6.19).

Q_k1=0,3*(1690−330).

Q_k1=408 кВт Выбираем 1 винтовых компрессора и 1 резервный компрессор фирмы Bitzer марки CSH 9591−300(Y).

Тепловой расчет и подбор конденсатора Средний логарифмический температурный напор ([1] с. 145).

(6.20).

где t_w1 t_w2 — температура воды, входящая в конденсатор и выходящая из него, ⁰C.

Коэффициент теплопередачи конденсатора Коэффициент «к» зависит от многих факторов, поэтому точное его определение расчетным путем представляет известные трудности. B приближенных расчетах конденсаторов пользуются значениями коэффициентов теплопередачи, полученными опытным путем. Так для аммиачных кожухотрубных и кожухозмеевиковых конденсаторов при скорости воды от 0,8 до 1 м/с к принимают 700…1050 Вт/(м²*°С). ([4] с. 121).

Площадь теплопередающей поверхности конденсатора ([1] с. 159).

F₁=(6.21).

F₁=.

F₁=100 м².

Объемный расход охлаждающей воды ([1] с. 159).

V_w1 =(6.22).

V_w1=.

V_w1=0,01 м³/с где: с_ад-теплоемкость воды ([1] с. 159);

p_w — плотность воды ([1] с. 159).

Суммарная площадь теплопередающей поверхности конденсатора.

?F=100 м²(6.23).

Выбираем 2 горизонтальных кожухотрубных конденсатора КТГ-125 с действительной площадью наружной поверхности теплообмена 125 м² ([1] с. 150 таблица 24). Суммарный объемный расход воды в конденсаторе.

?V_w=0,01 м³/с (6.24).

По объемному расходу воды выбираем один рабочий насос и один резервный насос марки 3к-45/30а ([1] с. 215 таблица 54). Расчет и подбор воздухоохладителя на камеру с температурой кипения t₀=-10°C.

F=(6.25).

F=.

F=2106 м².

Объемная подача воздуха.

V_в=(6.26).

V_в=.

V_в=47,3 м³/с Подбираем 10 воздухоохладителей марки SM 162 — 44 — P1 c характеристиками;

Площадь теплопередающей поверхности, м² =220.

Мощность оттайки, кВт = 14.

Длина струи, м = 18.

Производительность вентиляторов, м³/ч = 18 360.

Подбор аммиачного насоса для циркуляционного ресивера ([1] с. 225).

V_на=m*v_ж*a (6.27).

V_на=0,3*0,154*5.

V_на= 0,231 м³/с Подбираем 2 рабочих центробежных насоса марки АГ-6,3/32−0(1) для циркуляционных ресиверов ([1] с. 217). С характеристиками;

Подача, м³/с =0,264;

Мощность электродвигателя, кВт =2,2:

Подбор линейного ресивера Линейный ресивер подбирают общий для всех температур кипения по вместимости, определяемой по формуле ([1] с. 226).

V_р.л.= (6,28).

V_б =(6,29).

V_б ^-10=.

V_б ^-10=1,4 м³.

V_р.л.=.

V_р.л.=0,8 м³.

Подбираем 2 линейных ресивера марки 1,5РД. С характеристиками;

Вместимость, м³=1,65.

Подбор циркуляционного ресивера ([1] с. 226).

Расчет циркуляционного ресивера при t₀=-10^oC.

Геометрический расчет нагнетательного трубопровода.

V_н.т= (6,30).

V_н.т=.

V_н.т=0,12 м³.

Геометрический объем всасывающего требопровода.

V_н.т=.

V_н.т=4,5 м³.

Вместимость циркуляционного ресивера.

V_р.ц= (6,31).

V_р.ц=.

V_р.ц=3,14 м³.

Подбираем один циркуляционный ресивер марки 3,5РДВ с характеристиками; V=3,40 м³. Подбор диаметров трубопроводов ([1] с. 224).

d= (6,32).

где: m — массовый расход хладагента через трубопровод, кг/с;

v — удельный объем хладагента, м³;

щ — скорость движения хладагента по трубопроводу, м/с.

m=(6,33).

m=.

m=0,3 кг/с Расчет всасывающего трубопровода.

d=.

d=0,1650 м.

d=165 мм.

d=6 дюйма.

Расчет нагнетательного трубопровода.

d=.

d=0,1480 м.

d=148 мм.

d=5 дюйма Расчет жидкостного трубопровода от конденсатора к ресиверу.

d=.

d=0,2163 м.

d=306 мм.

d=12 дюйма Расчет жидкостного трубопровода от ресивера к РВ.

d=.

d=0,2119 м.

d=104,8 мм.

d=8 дюйма.

7. Подбор приборов автоматики Контролируемые и регулируемые параметры:

Регулирование давления нагнетания, аварийное отключение двигателя компрессора 1 при Р=1380 кПа.

Контроль давления нагнетания компрессора 1 (Р =1200 кПа) с помощью реле разности давления PS2-R7A.

Контроль давления всасывания компрессора 1 (Р=290 кПа) с помощью реле разности давления. PS2-R7A.

Регулирование давления нагнетания, аварийное отключение двигателя компрессора 2 при Р=1380 кПа.

Контроль давления нагнетания компрессора 2 (Р =1200 кПа) с помощью реле разности давления PS2-R7A.

Контроль давления всасывания компрессора 2 (Р=290 кПа) с помощью реле разности давления PS2-R7A.

Контроль уровня в линейном ресивере (Н_max ;Н_min).

Контроль давления в линейном ресивере.

Контроль давления в конденсаторе.

Контроль и сигнализация температуры в камере 1 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 2 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 3 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 4 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 5 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 6 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 7 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 8 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 9 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Контроль и сигнализация температуры в камере 10 (Т=0°С) с помощью реле температуры TSA — A2P.

Регулирование температуры в камерах с помощью соленоидных вентилей на входе S5A/1 5/8″ фирмы Parker в воздухоохладитель и на выходе ODS 1 5/8″ фирмы Parker из воздухоохладителя.

8. Описание схемы холодильной установки с приборами автоматики Основной задачей автоматизации является поддержание заданной температуры в объекте охлаждения. К вспомогательным задачам автоматизации относится питание испарителей жидким холодильным агентом, поддержание давления конденсации и др.

Под автоматическим регулированием понимается поддержание постоянным или изменяющимся по определенному закону физического параметра, характеризующего процесс. Регулирование складывается из изменения состояния объекта и действующих на него возмущений и воздействия на регулирующий орган объекта.

Среди задач, стоящих перед системой управления, основным может быть названа стабилизация (поддержание постоянными управляемых величин с заданной точностью).

Показатели эффективности.

Начальная температура продукта — неустранимое возмущающее воздействие, так как определяется предыдущим технологическим процессом.

Количество продуктов, заложенных в камеру — неустранимое возмущающее воздействие, так как определяется предыдущим технологическим процессом.

Утечка хладагента — неустранимое возмущающее воздействие, так как определяется сроком эксплуатации холодильной машины.

Температура окружающего воздуха — неустранимое возмущающее воздействие, так как зависит от природных условий.

Ухудшение теплопередающей поверхности конденсатора — неустранимое возмущающее воздействие, так как определяется сроком эксплуатации холодильной машины.

Понижение давления всасывания — устранимое возмущающее воздействие, за счет управления работы двигателя компрессора 1 (Км 1).

Давление в системе смазки (масла) — неустранимое возмущающее воздействие, так как определяется сроком эксплуатации компрессора 1.

Понижение давления всасывания — устранимое возмущающее воздействие, за счет управления работы двигателя компрессора 2 (Км 2).

Давление в системе смазки (масла) — неустранимое возмущающее воздействие, так как определяется сроком эксплуатации компрессора 2.

Повышенное давление нагнетания хладагента — устранимое возмущающее воздействие, за счет управления работой двигателя компрессора.

Давление хладагента в ресиверах — неустранимое возмущающее воздействие, так как определяется конструктивными особенностями оборудования;

Давление паров хладагента после циркуляционного ресивера — устранимое возмущающее воздействие, за счет изменения подачи хладагента в воздухоохладитель.

Теплоизоляционный слой холодильной камеры — неустранимое возмущающее воздействие, так как зависит от свойств теплоизоляции, ее толщины и срока службы.

Программное управление.

Управление физическим параметром по заранее известному закону (формуле).

По типу воздействия на объект системы управления могут быть разделены на следующие группы:

— следящие (за некоторой измеряемой величиной);

— самонастраивающиеся (на оптимальное значение какого-либо из показателей системы);

— разомкнутые (с регулированием без обратной связи);

— замкнутые (с регулированием с обратной связью).

В разомкнутых системах управления, как правило, отсутствует компенсация влияния неконтролируемых возмущений, и они применяются для систем программного управления.

В замкнутых системах управляющее воздействие формируется в зависимости от управляемой величины. Они используются для систем стабилизации. Примером наиболее распространенной замкнутой системы автоматического регулирования является данная функциональная схема.

Основными объектами автоматизации являются:

Винтовой компрессор типа CSH 9591−300(Y) фирмы Bitzer (Германия) снабженный нагревателем масла в картере.

Водный конденсатор КТГ-125 страна производитель (Россия).

Воздухоохладители ВО₁-ВО₁₀ типа SM 162 — 44 — P1 фирмы Bitzer (Германия).

Линейный ресивер Р_с типа1,5РД страна производитель (Россия).

Циркуляционный ресивер Р_с типа 3,5РДВ страна производитель (Россия).

Холодильные камеры К1-К10 в которых должна поддерживаться заданная температура.

Автоматизация компрессора.

Изменение рабочих параметров.

Изменение рабочих параметров осуществляется датчиками, которые расположены на компрессорах:

— датчики давления (прессостаты, манометры), которые замеряют следующие параметры: давление в линиях нагнетания и всасывания компрессоров, давление в масляной системе компрессора;

— датчики температуры, замеряют температуру масла в картере компрессора, температуру обмоток электродвигателя.

Регулирование параметров.

Изменение тепловой нагрузки на установку в целом должно вызвать соответствующее изменение холодопроизводительности компрессора.

Это изменение реализуется, состоящей из двухпозиционного реле разности давления РД типа PS2-R7A фирмы ALCO CONTROLS, устройство разгрузки при пуске и регулирование производительности. Реле РД воспринимает давление кипения в испарительной системе и передает соответствующие сигналы на преобразователь.

Компрессор выключается при достижении температуры во всех камерах.

Защита компрессора от опасных режимом работы.

Для автоматической защиты компрессора А3 применяют прибор типа SE-E1 фирмы Bitzer в который входят:

— сдвоенное реле низкого — высокого давления PS2-R7A, фирмы ALCO CONTROLS, установленное на компрессоре. Реле отключает компрессор при понижении давления всасывания и повышении давления нагнетания.

— реле разности давления РРД — для контроля и регулирования давления в системе смазки компрессора типа CSH 9591−300(Y) фирмы Bitzer. Сигнал защиты поступает при снижении разности давлений между выходом маслонасоса и картером компрессора; в цепь этой защиты, вводится задержка времени ф_, позволяющая запустить компрессор до появления давления смазки.

— реле температуры РТ типа RТ1 фирмы Danfoss выключает компрессор при повышении температуры масла в компрессоре.

Сигналы от всех приборов подаются в схему А3, которая является схемой однократного действия, после срабатывания сигнал «Авария» подается в схему автоматического управления, которая останавливает компрессор и препятствует автоматическому пуску. С помощью кнопки ввода КВ3 схема возвращается в нормальное положение.

Для того что бы избежать вспенивания масла в картере компрессора во время запуска, в картере установлен ТЭН обогрева (300W). Тэн обогрева включается по сигналу АУ перед запуском компрессоров, для того чтобы выпарить хладагент из масла.

Автоматизация конденсаторов.

Измерение рабочих параметров.

Конденсатор типа КТГ 125 установлен в машинном отделении. Измерение основных параметров осуществляется с помощью датчик давления (монометр).

Регулирование параметров.

На уравнительной линии между входом и выходом конденсатора размещен регулятор давления типа NRD и KVR фирмы Danfoss.

Автоматизация воздухоохладителей.

Измерение рабочих параметров.

Основная задача воздухоохладителей — поддержание заданного значения температуры в камерах хранения. Измерение температуры воздуха в холодильных камерах производится датчиками ТС1 — ТС10. Контроль осуществляется электронными приборами ЭП1 — ЭП10 Сигнал с этих приборов подается в устройство автоматического управления, которое поддерживает заданное значение температуры в камере.

Регулирование параметров.

Автоматическое регулирование температуры осуществляется реле температуры TS1-A2P фирмы ALCO CONTROLS. И электромагнитных вентилей типа S5A фирмы Parker, установленных на линиях подачи жидкого хладагента к воздухоохладителями ВО₁-ВО₁₀, ВО₃ и ВО₄. В зависимости от изменений температуры в камере открывается или закрывается соответствующий электромагнитный вентиль для подачи хладагента и, таким образом, включается в работу данный воздухоохладитель.

При уменьшении нагрузки ниже, чем холодопроизводительность нижней ступени (сигнал поступает из преобразователя Пр), при срабатывании системы защиты (сигнал поступает из схемы А3).

В режиме оттаивания испарителей установка переводится по сигналу программного прибора. Оттаивание осуществляется во всех камерах одновременно или раздельно для каждого воздухоохладителя. В зависимости от данный реле управления схема автоматического управления принудительно закрывает электромагнитный вентиль ЭВ и останавливает вентилятор. Одновременно включается ТЭН оттайки Н₂ и подается световой сигнал на пульт управления. По сигналу программного прибора «Конец оттаивания» схема автоматического управления возвращает установку в исходное состояние.

9. Описание конструкции оборудования принятого в проекте Конструкция винтового компрессора запатентована в 1934 году. Надёжность в работе, малая металлоёмкость и габаритные размеры предопределили их широкое распространение. Кроме того, использование винтовых компрессоров позволяет экономить электроэнергию до 30%. Винтовые компрессоры успешно конкурируют с другими типами объёмных компрессорных машин, практически полностью вытеснив их в передвижных компрессорных станциях, судовых холодильных установках.

Типовая конструкция компрессора сухого сжатия, работает без подачи масла в рабочую полость. Компрессор имеет два винтовых ротора. Ведущий ротор с выпуклой нарезкой соединён непосредственно или через зубчатую передачу с двигателем. На ведомом роторе нарезка с вогнутыми впадинами. Роторы расположены в разъёмном корпусе, имеющем один или несколько разъёмов. В корпусе выполнены расточки под винты, подшипники и уплотнения, а также камеры всасывания и нагнетания.

Высокие частоты вращения винтовых компрессоров определяют применение в них опорных и упорных подшипников скольжения.

Между подшипниковыми камерами и винтовой частью роторов, в которых сжимается газ, расположены узлы уплотнений, состоящие из набора графитовых и баббитовых колец. В камеры между группами колец подаётся запирающий газ, препятствующий попаданию масла из подшипниковых узлов в сжимаемый газ, а также газа в подшипниковые камеры.

Касание винтов роторов при отсутствии смазки недопустимо, поэтому между ними оставляют минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора, а синхронная частота вращения ведущего и ведомого роторов обеспечивается наружными синхронизирующими шестернями. Винтовые поверхности роторов и стенок корпуса образуют рабочие камеры. При вращении роторов объём камер увеличивается, когда выступы роторов удаляются от впадин и происходит процесс всасывания. Когда объём камер достигает максимума, процесс всасывания заканчивается и камеры оказываются изолированными стенками корпуса и крышками от всасывающего и нагнетательного патрубков.

При дальнейшем вращении во впадину ведомого ротора начинает внедряться сопряженный выступ ведущего ротора. Внедрение начинается у переднего торца и постепенно распространяется к нагнетательному окну. С некоторого момента времени обе винтовые поверхности объединяются в общую полость, объем которой непрерывно уменьшается благодаря поступательному перемещению линии контакта сопряжённых элементов в направлении к нагнетательному окну. Дальнейшее вращение роторов приводит к вытеснению газа из полости в нагнетательный патрубок. Из-за того, что частота вращения роторов значительна и одновременно существует несколько камер, компрессор создаёт равномерный поток газа.

Отсутствие клапанов и неуравновешенных механических сил обеспечивают винтовым компрессорам высокие рабочие частоты вращения, то есть позволяют получать большую производительность при сравнительно небольших внешних габаритах.

Маслозаполненные компрессоры допускают меньшие скорости вращения, чем компрессоры «сухого сжатия». Масло в рабочую полость винтового компрессора подается с целью уменьшения перетечек через внутренние зазоры, смазки винтового зацепления роторов и охлаждения сжимаемого газа.

Есть несколько типов винтовых компрессоров: с прямым приводом и ременным.

10. Описание порядка выполнения монтажных работ по заданию Приемка оборудования в монтаж Принимая оборудование на монтаж, его распаковывают, осматривают и проверяют на соответствие проекту, комплектность и исправность. При отсутствии видимых дефектов оборудование считают исправным. Если оборудование исправно, то составляют приемно-передаточный акт и передают оборудование монтажной организации.

В акте приводится подробный перечень оборудования, дата поступления на склад заказчика, подтверждается его комплектность и дается заключение о пригодности оборудования для монтажа.

Если в ходе приемки оборудования в монтаж обнаруживают дефекты конструктивного или производственного характера, то предъявляют рекламацию заводу-изготовителю.

Ревизия оборудования Ее назначение определить исправность оборудования, поступающего в монтаж. Перед ревизией оборудование распаковывают, очищают от пыли и грязи и расконсервировывают. В зависимости от сроков и условий хранения ревизия может быть полной и неполной. Если при хранении были нарушены технические условия завода-изготовителя или оборудование будет монтироваться после 6 месяцев хранения на складе, то проводят полную ревизию, т. е. разборку всех деталей и узлов, их промывку, проверку.

Если нарушений при хранении не было и оборудование хранится менее 6 месяцев, то проводят неполную ревизию, при которой проверяют состояние основных узлов.

Компрессоры, насосы, вентиляторы и другое оборудование, поступающее в монтаж в собранном виде, подвергают ревизии после установки на фундамент. Оборудование, поступающее заполненным паром азота или хладона, ревизии не подлежит, так же как и машины, поступающие в монтаж с опломбированными вентилями.

Консервирующая смазка удаляется с поверхности оборудования с помощью растворителей (керосин, уайт-спирит, соляровое масло). Разрешается удаление смазки и механическим путем с помощью скребков из дерева, алюминия или меди. После удаления смазки поверхности оборудования протирают тряпками. К ревизии приступают после того, как завершены отделочные работы и выполнены чистые полы, застеклены окна и навешены двери.

При ревизии машин необходимо обратить внимание на состояние рабочих поверхностей цилиндров, поршней, поршневых пальцев, шеек валов, подшипников, клапанов, сальников, роторов.

При обнаружении коррозии, рисок или задиров их устраняют шабровкой, шлифовкой или притиркой. Подлежат промывке масляные фильтры и маслопроводы.

Сборку узлов и деталей необходимо вести в строгой последовательности, в соответствии с документацией завода-изготовителя. Обязательно подлежат проверке зазоры в подшипниках, величина линейного вредного пространства в цилиндрах, плотность клапанов и сальников.

Ревизию вертикальных компрессоров со сроком хранения менее 6 мес разрешается проводить и без вскрытия компрессоров, но практика показывает, что ревизию механизма движения и клапанов необходимо проводить и в этом случае, так как возможно их повреждение при транспортировке.

Ревизия без вскрытия оборудования входит в обязанности монтажной организации. Ревизия оборудования с его вскрытием при хранении более 6 мес входит в обязанности заказчика или за дополнительную оплату проводится монтажной организацией.

Установка и выверка машин на фундаменте Перед установкой оборудования фундамент предварительно подготавливают. В фундаментах с заделанными болтами уточняют толщину подкладок под оборудование, с тем чтобы после навинчивания гаек на болты и их затяжки высота выступающей части болта была не более 5—6 мм.

В фундаментах с анкерными плитами заводят в колодцы анкерные болты и закрепляют их в плитах. К резьбовой части болта прикрепляют мягкую проволоку. С ее помощью при установке оборудования на фундамент заводят в отверстия анкерные болты.

В фундаментах с гнездами для болтов в бетоне одновременно с установкой оборудования заводят в гнезда болты и с помощью гаек удерживают на раме. Закладную часть болта размещают в гнезде фундамента и заливают бетоном. Окончательная выверка оборудования проводится после затвердения бетона.

Выверка оборудования на горизонтальность Точность изготовления фундаментов значительно ниже точности сборки оборудования, поэтому установку и выверку положения оборудования проводят не непосредственно на фундаменте, а на специальных металлических подкладках. С их помощью регулируют зазор между рамой и фундаментом. Площадь подкладок выбирают, исходя из удельной нагрузки на бетон, но не более 2,4 МПа. По форме металлические подкладки могут быть плоскими и клиновыми.

Плоские подкладки набирают пакетами из двух — четырех стальных пластин толщиной 5—15 мм. Размеры пластин в плане определяют в зависимости от размеров и массы оборудования. При необходимости точной регулировки применяют металлическую фольгу толщиной 0,1—0,5 мм. Клиновые подкладки изготовляют из стали или чугуна с поверхностями, обработанными под уклоном 1:10 или 1:20.

В местах размещения подкладок с бетона удаляют все неровности и притирают подкладки к бетону до полного контакта с бетоном и расположения всех подкладок в одной горизонтальной плоскости. Подкладки располагают, как правило, по обе стороны фундаментных болтов на возможно близком расстоянии от них. При монтаже машин небольшой массы допускается размещать подкладки с одной стороны фундаментного болта. Общее число подкладок в пакете — не более четырех.

Общая высота подкладок определяется толщиной слоя подливки бетона под раму оборудования, которая зависит от ширины рамы. Для рам шириной около 1 м и более толщина подливки 60—70 мм, для машин с узкой рамой — около 30 мм.

Монтаж компрессоров Компрессоры поступают с заводов-изготовителей в виде агрегатов, смонтированных на общей раме. В состав агрегата входят: винтовой компрессор с электродвигателем, маслоотделитель, масляная система, щит приборов, блок управления.