Расчет холодильника при овощехранилище вместимостью 2000 т
На выбор системы охлаждение основное влияние оказывают следующие факторы: число и вид охлаждаемых объектов потребителей холода; расчетная температура в объектах; тепловая нагрузка от охлаждаемого объекта; расчетная суммарная холодонагрузка; требование техники безопасности; наличие серийно выпускного оборудования и приборов автоматики с требовательными характеристиками. Первая в мире холодильная… Читать ещё >
Расчет холодильника при овощехранилище вместимостью 2000 т (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент кадровой политики и образования ФГОУ СПО «Мелеузовский механико-технологический техникум»
Специальность 1711
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Расчет холодильника при овощехранилище вместимостью 2000 т
Студент: Е. Г. Караськин Руководитель проекта: М. Р. Мицукова Консультант по экономической части: Т. В. Ишбаева Нормоконтроль: В.В. Прокудин
Мелеуз 2005
Искусственное охлаждение используется человеком для своих нужд с древних времен.
Без холодильной техники невозможно прокормить растущее население планеты, поэтому важно развитие и совершенствование, расширение функциональных возможностей. На предприятиях торговли и общего питания для бесперебойного снабжения населения продуктами необходимо хранить запасы пищевых продуктов, в том числе и скоропортящихся, требующего влажного режима хранения лучший способ хранения пищевых продуктов холодом подавляется жизнедеятельность микроорганизмов, замедляется биохимические процессы. Поэтому сохраняется первоначальное качество пищевых продуктов, их естественный вид, вкус, питательная ценность.
В процессе производства и увеличения объемов реализации пищевых продуктов немаловажная роль принадлежит холодильной технике, которая позволяет создавать запасы скоропортящихся пищевых продуктов в широком ассортименте.
— Увеличивать продолжительность хранения замороженных продуктов.
— Продавать пищевая продукты сезонного производства равномерно в течение года.
— Снижать товарные потери при хранении и транспортировке продовольственных товаров.
— Внедрять прогрессивные метода оказания услуг населению предприятиями торговли и общественного питания, обеспечивая высокий уровень обслуживания.
— Удовлетворять потребности населения в доброкачественных продуктах питания.
Первая в мире холодильная машина была сконструирована англичанином Дж. Перкинсом в 1819 году, качестве хладагента конечно был применен этиловый эфир. В 1871 году француз Ш. Гелье создал холодильную машину, работающую на метиловым эфире, и в 1872 году англичанин Бойль, изобрел холодильную машину, в которой в качестве рабочего тела был использован аммиак.
Широкое практическое применение холодильных машин началась в 80-е годы 19 столетия.
Холодильные машины применяют в пищевой, мясомолочной промышленности и в сельском хозяйстве. Для холодильной обработки и хранение пищевых продуктов (овощей и фруктов) в химической, нефтехимической промышленности и во многих других случаях.
В настоящее время преимущественно используют холодильные машины компрессорного типа. При наличии дешевых источников теплоты применяют теплоизолирующие машины.
Холодильные машины работают на хладагентах хлорфторуглеродах (R11. R12. R13. R115. R502 и другие), это создает проблему их замены переходными однокампанентными хладагентами (R22. R123. R124. R140b. R142b) и их смесями с низким потенциалом разрушения озонового слоя, применение которых в соответствии с международным соглашением (монреальский протокол 1987 года) возможно до 2030 года, а так же озонобезопасными однокомпанентными хладагентами (R23. R22. R120. R139a. R148a) и их смесями или природными веществами (R717. R744. R290. R600. R600a).
1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Территория, на которой родился Санкт Петербург, издревна была дальней окраиной Новгородской Руси, а затем московского государства.
Известно, что в 18 веке эти места называли Ижорской землей. По одному из притоков нивы, небольшой извилистой реки Ижоря, протекающей ныне среди южных питерских пригородов.
Санкт — Петербург центр ленинградской области, город федерального значения, субъекта РФ город — Герой. Важнейший после Москвы экономически научный и культурный центр, крупный транспортный узел России, морской и речной порт. В административном отношении С-П разделен на 13 регионов, расположен на северо — западной европейской части России, большая часть города в пределах при Невской низменности, на реке Нева и прилегающем ее устью побережья Невской губы финского залива, Балтийского моря, а так же на многочисленных островах разветвленной Невской дельты.
Ныне в черте города 45 рек, 40 искусственных каналов протяженностью 300 км. Климат С-П. морской с чертами континентального, частая смена воздушных масс много атмосферных фронтов. Зима умерено мягкая морозная средняя температура самых холодных месяцев января и февраля -7 -8 С.
Весна поздняя, лето теплое со сменой солнечных и дождливых дней. Средняя температура июля 17,8 0С. Осень затяжная, туманная.
В 1762 г. учреждена комиссия о каменном строении Санкт-Петербурга и Москвы.
2 ВЫБОР РАСЧЁТНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Расчетный режим холодильных установок характеризуется температурой кипения t0, конденсации всасывания (паров на входе в компрессор) tвс и переохлаждение жидкого хладагента перед регулирующим вентилем tрв. Значения этих параметров выбирают от назначения холодильной установки и расчетно-наружных условий.
2.1 Расчетные параметры наружного воздуха
От параметров наружного воздуха (в основном от температуры), зависит количество поступления теплопритоков в камеры, температуры конденсации холодильного агента, температура воды охлаждаемой в градирне или поступающей из естественных водоемов и холодопроизводительность установки.
Холодильные установки рассчитывают как правило на самый жаркий период года, поэтому в качестве расчетной летней температуры наружного воздуха для города Санкт-Петербурга принимается tр. л=270С, в качестве среднегодовой температуры наружного воздуха принимается tср=4,30С, в качестве расчетной летней относительной влажности наружного воздуха принимаются ц= 39%, а расчетной зимней влажности принимается ц=82% (приложение 1, таблица 2.1 — значение некоторых параметров (приложение1 (1)) — Лашутина, Судов, стр.40), географическая широта 600.
2.2 Расчетная температура воды для охлаждения конденсаторов
При оборотном водоснабжении начальную температуру воды для охлаждения конденсаторов принимают на 2−30С выше температуры воздуха по смоченному термометру, поэтому находится температура воды по i-d диаграмме.
i, i = const ц=59%
кДж/кг
tл=270С А
ц=100%
tм=210С В
б, г/кг
Рис. 1. I-d диаграмма влажного воздуха
Находится точка, А с параметрами ц=59% и ц=100%. Из точки, А двигаясь по линии параметральной i = const до пересечения линии параметральной i = const до пересечения с линией ц=100%. Температура насыщенного воздуха в точке. В пересечения будет искомой температурой tм=210С.
Температура воды входящей в конденсатор находится по формуле:
tв1 = tмт (2-р), 0С, (2.1)
где tмт — температура воздуха по мокрому термометру, 0С
tв1 =21+3=240С
Температура воды, выходящей из конденсатора находятся по формуле:
tв1 = tв1 + (4−50С), 0С (2.2)
tв1= 24+5=290С
Температура конденсации находится по формуле:
tкд = (tв1+tв2) / 2+ (4−60С (2.3)
tкд = (24+29) / 2+5,5 = 320С
Температура переохлаждения находится по формуле:
tп = tв1+3, 0С (2.4)
tп= 24+3=270С
2.3 Расчетные параметры внутреннего воздуха и продолжительность холодильной обработки
Расчетные значения температуры и влажности воздуха в охлаждаемых помещениях (в камерах холодильника) выбираются в зависимости от их назначения, вида продукта. Технологических особенностей хранения (замораживание, охлаждение, хранение и так далее).
Расчетные параметры воздуха камер хранения при овощной базе (овощехранилище), приведенные в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Камеры и другие охлаждаемые помещения | Параметры воздуха | t0С продуктов | Продолжительность холодильной обработки и хранения (ч.) | |||
t, 0С | ц,% | начальн. t0С | конечн. t0С | |||
Хранения картофеля Хранение лука (чеснока) Хранение моркови Хранение свеклы | +2…+4 +1…-3 +2…+6 +1…-1 | 85−95 70−80 85−95 85−95 | ||||
Расчетную температуру грунта под полом, принимается при электрообогреве грунта равной 20С.
3 РАСЧЁТ ПЛОЩАДЕЙ, ОБЪЁМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ ХОЛОДИЛЬНИКА
3.1 Расчет площадей
База овощей (овощехранилище) — это самостоятельное предприятие, что позволяет более широка и полно использовать холодильные емкости в течении года.
В составе этой базы для овощей, с общей вместимостью 2000 т. имеются такие производственные помещения:
— камеры хранения овощей;
— помещения товарной обработки (переработка, фасовка, упаковка);
— экспедиция для приемки и отпуска продукции.
Так как холодильник имеет вместимость 2000 т., то он имеет 100% вместимость.
Тогда хранение картофеля приходится 25% вместимости овощехранилища, на хранение лука — 25%, моркови — 25%, свеклы — 25%.
Сетку колонн выбирается 6×12 м, т.к. этот выбор целесообразен для данного холодильника.
3.2 Расчет площади камер хранения картофеля
Определяется общая вместимость грузового объема камер хранения картофеля:
Вхр.к. = Вхол. *25% (3.1)
Вхр.к. = 2000 * 0.25 = 500 т.
Рассчитывается грузовой объем камер
Vгр= Вхр.к. /qэ (3.2)
где Вхр.к. — условная вместимость камер, т.
qэ — норма загрузки, т/м3 (картофель положен в деревянных контейнерах qэ 0,5 т/м3, по табл. 2.3.)
Vгр= 500 / 0,5 = 1000 м³
Определяется грузовая площадь камер.
Fгр= Vгр / hгр, м2 (3.3)
где hгр — грузовая высота или высота штабеля, м (hстр. = 6 м, то hгр = 5 м
Fгр= 1000 / 5 = 200, м2
Определяется строительная площадь камер:
Fстр = Fгр / вF, м3 (3.4)
где вF — коэффициент используется строительной площади камер (вF = 0,75, на стр. 25 (3))
Fстр = 200 / 0,75 = 266 м²
Определяется число строительных прямоугольников
n = fстр /f (3.5)
где f — строительная площадь одного прямоугольника, определяется выбранной сеткой колон, м2 (f= 6×12 = 72 м2)
n= 266 /72 = 4
Условно принимается площадь равной строительным квадратам, тогда
Fстр = 72 * 4 = 288, м2
Определяется условная действительная вместимость камер
Вg = В* ng / n, т (3.6)
где ng — принятое число строительных прямоугольников
Вg = 500*4/3,7 = 540 т
Так как в одной камере при овощехранилище должно быть примерно 250 т вместимости груза более не рекомендуется, для хранения картофеля выходит 2 камеры.
3.3 Расчет площади камер хранение лука (чеснока)
Определяется общая вместимость камер хранения лука.
Вхр.к. = Вхол. *25% (3.7)
Вхр.к = 2000*0,25 = 500 т.
Расчесывается грузовой объем камер
Vгр= Вхр.к. /qэ (3.8)
где Вхр.к. — условная вместимость камер, т.
qэ — норма загрузки, т/м3 (лук положен в деревянных контейнерах qэ =0,38 т/м3, по табл. 2.3.)
Vгр= 500 / 0,38 = 1315,8 м³
Определяется грузовая площадь камер.
Fгр= Vгр / hгр, м2 (3.9)
Fгр= 1315,8 / 5 = 263, м2
Определяется строительная площадь камер:
Fстр = Fгр / вF, м3 (3.10)
где (вF = 0,75, на стр. 25 (3))
Fстр = 263/ 0,75 = 350 м²
Определяется число строительных прямоугольников
n = fстр /f (3.11)
n= 300 /72 = 5
Условно принимается площадь равной строительным квадратам, тогда
Fстр = 72 * 5 = 360, м2
Определяется условная действительная вместимость камер
Вg = В* ng / n, т (3.12)
где ng — принятое число строительных прямоугольников
Вg = 500*5/4,86 = 514 т
Так как в холодильнике, положено располагать одну камеру примерно 230 т. вместимостью, то для хранения лука (чеснока) выходит 2 камеры:
В № 1 Fстр = 216, м2 и Вд=308,4 т.
В № 2 Fстр = 144, м2 и Вд=205,6 т.
3.4 Расчет площади камер хранения моркови.
Определяется общая вместимость грузового объема камер хранения моркови.
Вхр.к. = Вхол. *25% (3.13)
Вхр.к = 2000*0,25 = 500 т.
Расчесывается грузовой объем камер
Vгр= Вхр.к. /qэ (3.14)
где Вхр.к. — условная вместимость камер, т.
qэ — норма загрузки, т/м3 (лук положен в деревянных контейнерах qэ =0,36 т/м3, по табл. 2.3.)
Vгр= 500 / 0,36 = 1390 м³
Определяется грузовая площадь камер.
Fгр= Vгр / hгр, м2 (3.15)
Fгр= 1390 / 5 = 278, м2
Определяется строительная площадь камер:
Fстр = Fгр / вF, м3 (3.16)
где (вF = 0,75, на стр. 25 (3))
Fстр = 278/ 0,75 = 370 м²
Определяется число строительных прямоугольников
n = fстр /f (3.17)
n= 370 /72 = 5
Условно принимается площадь равной строительным квадратам, тогда
Fстр = 72 * 5 = 360, м2
Определяется условная действительная вместимость камер
Вg = В* ng / n, т (3.18)
где ng — принятое число строительных прямоугольников
Вg = 500*5/5,14 = 486,4 т
Так как в холодильнике, положено располагать одну камеру примерно 230 т.
Вместимостью, то для хранения лука (чеснока) выходит 2 камеры:
В № 1 Fстр = 216, м2 и Вд=292 т.
В № 2 Fстр = 144, м2 и Вд=194 т.
3.5 Расчет площади камер хранения свеклы.
Вхр.к. = Вхол. *25% (3.19)
Вхр.к = 2000*0,25 = 500 т.
Расчесывается грузовой объем камер
Vгр= Вхр.к. /qэ (3.20)
где Вхр.к. — условная вместимость камер, т.
qэ — норма загрузки, т/м3 (лук положен в деревянных контейнерах qэ =0,46 т/м3, по табл. 2.3.)
Vгр= 500 / 0,46 = 1087 м³
Определяется грузовая площадь камер.
Fгр= Vгр / hгр, м2 (3.21)
Fгр= 1087 / 5 = 217,4, м2
Определяется строительная площадь камер:
Fстр = Fгр / вF, м3 (3.22)
где (вF = 0,75, на стр. 25 (3))
Fстр = 217,4 / 0,75 = 290 м²
Определяется число строительных прямоугольников
n = fстр /f (3.23)
n= 290 /72 = 4
Так как вместимость одной камеры должна соответствовать примерно 250 т, то будет две камеры хранения свеклы
В № 1 Fстр = 145, м3 и Вд=250 т.
В № 2 Fстр = 145, м3 и Вд=250 т.
3.6 Расчет площади вспомогательных помещений и общая площадь всего холодильника
Площадь отводимую для вспомогательных помещений (коридор, тамбур, экспедиция загрузки и разгрузки и так далее) принимают равной 20−40% суммы охлаждаемых помещений холодильника.
Определяется площадь вспомогательных помещений по следующей формуле:
Fвсп= (0,2…0,4)* У Fстр, м2 (3.24)
где У Fстр — суммарная площадь охлаждаемых помещений, м2
Fвсп= 0,4 * У (288+360+360+290) = 520, м2
Определяем количество строительных прямоугольников.
n= Fвсп / f (3.25)
n= 570 / 72 = 7
Условно принимается площадь вспомогательных помещений по следующему порядку:
а) Из расположения плана холодильника выходит 3 строительных прямоугольника на долю коридора Fкор=216, м2;
б) На долю цеха отварной обработки остается 4 строительных прямоугольника Fцех=288, м2.
Площадь, отводимую экспедицией (для приемки и отпуска продукта) и служебно-бытового помещения в сумме принимают равной 20−30% от суммы площадей охлаждаемых помещений.
Вычисляется площадь вспомогательных помещений по формуле:
Fвсп=(0,2…0,3) * У Fстр (3.26)
Fвсп=0,27 * У (288+360+360+290) = 351, м2
Определяется количество строительных прямоугольников:
n=Fвсп / f (3.27)
n= 351 / 72 = 5
3.6 Объемно планировочное решение холодильника
Рассчитав площадь холодильника, выбирают планировку холодильника.
Условно принимаем площадь вспомогательных помещений равной 5 строительным прямоугольникам, тогда Fвсп= 72*5=360, м2
Из расположения плана холодильника на долю экспедиции будет4 строительных прямоугольника Fэкс=288, м2, тогда на долю служебного помещения остается 1 строительный прямоугольник 6×12, м2 Fсл=72, м2 .
Для лучшей организации и быстрого выполнения грузовых операций, холодильник предусматривает автомобильную платформу, которая располагается вдоль длинны холодильника.
Авто-платформа имеет ширину 7−9 м, а длину ее вдоль длинны холодильника.
Общая площадь всех помещений холодильника всем контуре ограждений овощехранилища, составляет:
Fобщ= У Fвсп+У Fк. хр, м2 (3.28)
где У Fвсп — сумма площадей всех вспомогательных помещений, м
У Fк. хр — сумма площадей камер хранения овощехранилища, м2
Fобщ= У 9 504+360) + У (290+360+360+290) = 2164, м2
Определяют количество строительных прямоугольников:
n=Fобщ / f (3.29)
n= 2164 / 72 = 30
4 РАСЧЁТ И ПОДБОР ИЗОЛЯЦИИ
Данные для расчета изоляции приводятся в таблице.
Таблица 4.1
Наименование | № слоя | Материал слоя | Толщина д, м | Коэффициент теплопроводности, л, Вт/(м * К) | |
Наружная стена | Штукатурка по мет. сетке | 0,02 | 0,93 | ||
Теплоизоляция ПСБ С | 0,085 | 0,05 | |||
Слой битума с рулонным параизоляц. материалом | 0,005 | 0,47 | |||
Штукатурка цементно-песчаная | 0,02 | 0,93 | |||
Кирпичная кладка | 0,38 | 0,82 | |||
Штукатурка цементно-гладкая | 0,02 | 0,93 | |||
Стена внутренняя | Штукатурка по мет. Сетке | 0,02 | 0,93 | ||
Пенопласт поливинил Хлор. ПХВ-2 | 0,047 | ||||
Дидроизол обрилум | 0,003 | 0,03 | |||
Штукатурка цементно-песчаная | 0,02 | 0,93 | |||
Плиты тепло-изоляциооные из ячеистого бетона | 0,15 | 0,15 | |||
Штукатурка цементно-гладкая | 0,02 | 0,93 | |||
Перегородка | Штукатурка по мет. Сетке | 2*0,02 | 0,93 | ||
Теплоизоляция полиуритан. Жесткая П9−101 | 0,041 | ||||
3. Битум заменой | 0,003 | 0,18 | |||
Бетон тяжелый (наруж) | 0,15 | 1,6 | |||
Пол с эл/подо-гревом на грунте | покрытие чистого пола | 0,36 | 0,83 | ||
Бетонная стяжка | 0,4 | 1,6 | |||
Теплоизляция гравий керамзитовый | 0,19 | ||||
Пароизоляция (гидроизоляция) | 0,004 | 0,31 | |||
Железобетонные плиты (перекр. с электра подогревом) | 0,2 | 2,02 | |||
Бетонная подготовка | 0,1 | 1,2 | |||
Грунт | -; | -; | |||
Бесчердачное покрытие | Кровельный гидроизоляционный ковер (рубероид) | 0,12 | 0,17 | ||
Бетонная стяжка | 0,4 | 1,6 | |||
Теплоизоляционный слой, шлак гранулированный | 0,19 | ||||
Железобетонная плита покрытия. | 0,2 | 2,02 | |||
Для уменьшения теплопритоков в охлаждаемые камеры через наружные ограждения, ограждения камер покрывают тепловой изоляцией.
Срок службы холодильника его экономические показатели во многом определяются качеством изоляции.
Для тепловой изоляции применяют материалы органического и не органического происхождения, а так же синтетические.
Для защиты от грызунов поверх изоляции под штукатуркой на высоте 0,7 м от пола прокладывают металлическую сетку с ячейками 10×10 мм с загибом сетки под пол.
Оптимальные значения коэффициентов теплопередачи наружных ограждений даны в таблице 8, а внутренних в таблице 9, стр99 (1) .
Толщину теплоизоляции определяют по формуле:
дщ = лщ [ 1/k — (1(бн + д1/ л1 + д2/ л2+ дn/ лn+1/ бв)], м (4.1)
где дщ — толщина слоя теплоизоляции, м
лщ — коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, Вт/(м2* К) (табл. 2.8 (3))
k — коэффициент теплопередачи ограждения Вт/(м2* К) (принимают по табл.8 и 9 (1)).
бн и бвп — коэффициенты теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности и от внутренней поверхности ограждения к воздуху камеры, Вт/(м2* К) (по табл.10 (1))
д1, д2… дn — толщина слоев строительных материалов, входящих в состав ограждения, м.
л1, л2… лn — коэффициенты теплопроводности строительных материалов входящих в состав ограждения, Вт /(м3 К) (принимают по таблице 2.8 (3)).
Таблица теплоизоляционного слоя идет в соответствии с ГОСТом: 25 мм, 30 мм, 50 мм, 100 мм. Засыпная теплоизоляция идет без ГОСТа в безразмерной величине.
Данные для расчёта толщины изоляционного слоя приводятся в таблице 4.1.
Определяется толщина теплоизоляционного слоя северной и западной наружной стены. Камеры 1 и 2, так как в этих камерах температура и влажность воздуха одинаковая, то и продукт хранения (картофель) естественно тоже будет один и тот же.
диз = 0,05 [ 1/0,45 — (1/23,3н + 3*0,02/ 0,93 + 0,005/ 0,47+ 0,38/ 0,82+1/ 9)] = 85 мм
Принимается три теплоизоляционных слоя П-БС толщиной: 2×30 мм и 25 мм.
Так как у камер хранения свеклы (№ 5, № 6) внутренняя перегородка общая то слой теплоизоляции будет располагаться на стороне камер хранения свеклы, так как здесь температура немного ниже, чем в камерах № 1 и № 2.
Рассчитывается толщина теплоизоляционного слоя восточной перегородки камеры № 2. перегородка разделяет эту камеру хранения от коридора.
диз = 0,041 [1/0.48 — (2*0.02/0.93 + 0.003/0.18+0.15/1.6+1/9)] =75мм
Принимаем 2 теплоизоляционных слоя ПУ-101 толщиной: 50 мм и 25 мм.
Определяется толщина изоляционного слоя западной наружной стены камеры № 5.
диз = 0,05 [ 1/0.37 — (1/23.3 + 3*0.02/0.93 + 0.005/0.47 + 0.38/0.82 + 1/9)] = 100 мм.
Принимаем 1 слой теплоизоляцииПС-6С толщиной 100 мм.
Определяем толщину слоя теплоизоляции южной внутренней стены камеры №% и № 6, так как у этих камер температура и влажность воздуха одинаковые, то продукт хранения (свекла) будет одним и тем же.
диз =0,047 [ 1/0.39 (3*0.02/0.93 + 0.003/0.03 +0.15/ /0.15+1/9) = 60 мм
Принимается 2 слоя теплоизоляции ПХВ-2 толщиной 2*30мм.
Находится толщина теплоизоляционного слоя восточной перегородки камеры № 6.
Перегородка разделяет эту камеру хранения от коридора.
диз = 0,041*[1/0.45-(2*0.02/0.93 + 0.003/0.18 + +0.15/1.6 + 1/9)]= 80 мм.
Принимаем 2 слоя теплоизоляции ПУ-101 толщиной 50 мм и 30 мм.
Определяется толщина теплоизоляционного слоя северной перегородки камеры № 5 и № 6, так как в камерах № 1 и № 2 температура и влажность воздуха одинаковые, значит внутренняя перегородка будет общая.
диз = 0,041[1/0.58-(2*0.02/0.93+0.003/0.18+0.15/1.6+1/9)]=60мм
Принимаем 2 теплоизоляционного слоя ПУ-101 толщиной 2×30мм.
Определяем толщину теплоизоляционной засыпки пола с эл/подогревом на грунте у камер № 1 и № 2.
диз = 0,19[1/0,41-(0,36/0,83+0,4/1,6+, 0004/0,31 + 0,2/2,02+ 0,1/1,2+1/9)]= 276 мм
Принимается толщину теплоизоляционной засыпки гравия керамзитовая 280 мм, так как целое число упрощает засыпки теплоизоляции камер№ 1 и № 2.
диз = 0,19[1/0.4-(1/23.3+ 0.12/0.17+ 0.4/1.6+ 0.2/2.02+ 1/9)]=250мм
Применяется толщина теплоизоляционной засыпки, шлака гранулированного 250 мм.
Определяется Толщина теплоизоляционной засыпки пола с Эл подогревом.
диз = 0,19[1/0.91-(0.36/0.83+0.4/1.6 +0.004/0.31 + 0.2/2.02+ 0.1/1.2 +1/9)]= 276 мм
Принимается толщина теплоизоляционной засыпки гравия керамзитного 280 мм так как целое число упрощает засыпку теплоизоляции.
Определяется толщина теплоизоляционной засыпки бес чердачного покрытия у камер № 5 и № 6.
диз = 0,19 [1/0.35-(1/23.3+ 0.12/0.17+0.4/1.6+ 0.2/2.02 +1/9)]= 314 мм
Принимается толщина теплоизоляционной засыпки шлака гранулированного 320 мм, так как целое число упрощает засыпку теплоизоляции.
Для камер № 3,№ 4 и № 7,№ 8, расчеты аналогичны камерам № 1,№ 2 и № 5,№ 6.
Внутренние ограждения перегородки между камерами № 1,№ 2 и № 3,№ 4 и № 5,№ 6 и № 7,№ 8 состоит из блоков теплоизоляционных материалов, покрытые с обеих сторон цементно-гладкой штукатуркой.
Так как наружная температура воздуха зимой достигает до t= -24 С, а в камерах хранения поддерживается температура примерно от -1 … +3 С, то производится расчет на недопущение конденсации влаги в холодильные камеры, по формуле:
k < 0,95 * бн (tн-tр) / (tн-tв), Вт/ (м2*К) (4.1)
где бн — коэффициент теплоотдачи с наружной стороны воздуха (бн=23,3);
k = 0.23 ;
tв — температура воздуха с наружи (tв= -24 С);
tр — температура точки росы (tр= -1 С).
k < 0,95 * 23,3 (0-(-1)) / (0-(-24)) = 0,92 Вт/ (м2*К)
0,23< 0,92 — значит конденсации в камерах хранения не будет.
5 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ХОЛОДИЛЬНИКА
Цель теплового расчета охлаждаемых помещений — это определения правильности выбора холодильного оборудования подбираемого на основании теплового расчета, учитывающий все виды теплопритока, которые могут повлиять на изменение температурного режима в камерах.
Холодопроизводительность оборудования определяют тепловым расчетом, который проводят для каждого охлаждающего помещения отдельно.
Теплоприток в каждую камеру Qобщ, Вт, определяется как сумма отдельных теплопритоков.
Qобщ= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5, Вт (5.1)
где Q1 — теплоприток через ограждения конструкции помещения;
Q2 — теплоприток от продуктов при их холодной обработке;
Q3 — теплоприток от наружного воздуха при вентиляции помещений;
Q4 — теплоприток от различных источников при вентиляции помещений;
Q5 — теплоприток при дыхании овощей.
5.1 Расчет теплопритока Q1 через ограждения охлаждающих помещений
Определяется теплоприток Q1 для камер хранения картофеля № 1 и № 2
Теплоприток Q1 определяется по выражению:
Q1= Q1т + Q1с, Вт (5.2)
где Q1т — теплоприток через ограждения охлаждающих помещение, Вт
Q1с — тепловой приток от солнечной радиации, Вт.
Теплопритоки Q1т и Q1с определяют по формуле:
Q1т = k F (tн-tв), Вт (5.3)
Q1с = k F^tс, Вт (5.4)
где k — коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/ (м2 *К)
F — площадь теплопередающей поверхности ограждения, м2
tн — наружная расчетная летняя температура воздуха, 0С
tв — расчетная температура в камере, 0С
^tс — Избыточная разность температур характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, 0С.
Для камер № 1 и № 2 определяется Q1т :
а) наружная стена северная (k=0,42 Вт/(м2* К), Fстены=6*24=144,м2; tн=270С; tв=+3, 0С).
Q1т = 0,42*6*24*(27−3)= 1451,5 Вт
б) внутренняя перегородка восточная. Для этого ограждения tн=120С так как температура в коридоре достигает примерно tк=+12,0С
Q1т = 0,48*6,12 (12−3)=311,04 Вт
в) внутренняя перегородка южная. В камерах № 5 и № 6 температура воздуха немного ниже (примерно на 30С), чем температура воздуха в камерах № 1 и № 2, поэтому теплопритока через внутреннюю перегородку не будет.
г) наружная стена подвержена солнечной радиации, поэтому по таблице 58 (1) ^tс= 7,2, 0С, так как стена побеленная известью.
Q1с= 0,42*6*12*7,2= 217,73 Вт
д) пол с электро-подогревом на грунте.
Q1т = 0,41*12*24 (2−3)= 2764,8 Вт
Теплоприток с пола имеет отрицательный знак (тепло-отвод), поэтому теплоприток не учитывается.
е) потолок (беспорядочное покрытие)
Q1т = 0,4*12*24 (27−3) = 2764,8 Вт
Для темного бес чердачного покрытияtс (избыточную разность температуры) принимают 17,7, 0С
Q1с = 0,4*12*24*17,7 = 2040 Вт
Общая Q1об = У Q1т + У Q1с, Вт
Для остальных камер теплопритока Q1, камер № 1 и № 2, заносим в таблицу 5.11
Q1об = У (1451,5+311,04+725,7+2764,8)+ У (217,73+2040)= =7,511 кВт
Таблица 5.1
Ограждения | tв, 0С | Размеры | F, м2 | tн, 0С | ^t 0С | k Втм2К | ^tс 0С | Q1т Вт | Q1т Вт | Q1т Вт | |||
l | B | H | |||||||||||
НС-С | +3 | — | 0.42 | -; | 1451.5 | -; | 1451.5 | ||||||
ВП-В | +3 | -; | 0,48 | -; | 311,04 | -; | |||||||
ВП-Ю | Теплоприток Q1т имеет отрицательный знак, поэтому Q1т не будет. | ||||||||||||
НС-З | +3 | -; | 0,42 | 7.2 | 725,7 | 217,7 | 943,4 | ||||||
Потолок | +3 | -; | 0,4 | 17,7 | 2764,8 | 4804,8 | |||||||
Пол | Теплоприток имеет отрицательный знак, поэтому его не будет. | ||||||||||||
Итого | |||||||||||||
Определяется теплоприток в табличной форме для камер хранения лука и полученные результаты сводится в таблице 5.2
Таблица 5.2
Ограждения | tв, 0С | Размеры | F, м2 | tн, 0С | ^t 0С | k Втм2К | ^tс 0С | Q1т Вт | Q1т Вт | Q1т Вт | |||
l | B | H | |||||||||||
НС-С | — | 0.42 | -; | 2041,2 | -; | 2041,2 | |||||||
ВП-В | -; | 0,42 | 6,0 | 816,9 | 181,4 | ||||||||
ВП-Ю | -; | 0,58 | -; | 313,2 | -; | 313,2 | |||||||
НС-З | -; | 0,45 | -; | 388,8 | -; | 388,8 | |||||||
Потолок | -; | 0,35 | 17,7 | 5632,2 | |||||||||
Пол | -; | 0,41 | -; | 295,2 | -; | 2295,2 | |||||||
Итого | |||||||||||||
Определяется теплоприток Q1, для камер хранения свеклы № 5 и № 6, и полученные результаты сводятся в таблице 5.3.
Таблица 5.3
Ограждения | tв, 0С | Размеры | F, м2 | tн, 0С | ^t 0С | k Втм2К | ^tс 0С | Q1т Вт | Q1т Вт | Q1т Вт | |||
l | B | H | |||||||||||
НС-С | — | 0.58 | -; | 250,56 | -; | 250,56 | |||||||
ВП-В | -; | 0,45 | -; | 388,8 | -; | 388,8 | |||||||
ВП-Ю | -; | 0,39 | -; | -; | |||||||||
НС-З | -; | 0,42 | 7,2 | 816,5 | 217,7 | ||||||||
Потолок | -; | 0,35 | 17,7 | 2721,6 | 1784,2 | 4505,8 | |||||||
Пол | -; | 0,41 | -; | 2361,6 | -; | 236,2 | |||||||
Итого | 7707,2 | ||||||||||||
Определяется теплоприток Q1 для камер хранения № 5 и № 6, и полученные результаты сводятся в таблицу 5.4.
Таблица 5.4
Ограждения | tв, 0С | Размеры | F, м2 | tн, 0С | ^t 0С | k Втм2К | ^tс 0С | Q1т Вт | Q1т Вт | Q1т Вт | |||
l | B | H | |||||||||||
НС-В | +3 | -; | 0.42 | 6,0 | 725,76 | 181,4 | 907,2 | ||||||
ВП-Ю | +3 | -; | 0,41 | -; | -; | ||||||||
ВП-З | +3 | -; | 0,48 | -; | -; | ||||||||
Потолок | +3 | -; | 0,4 | 17,7 | |||||||||
Пол | Теплоприток Q1 имеет отрицательный знак, поэтому его не будет. | ||||||||||||
Итого | |||||||||||||
На каждые отдельные камеры хранения определили суммарные теплопритоки через ограждения и полы, поэтому эти теплопритоки относят к нагрузке на камерное оборудование.
Из требуемой литературы сказано, что при расчете овощехранилищ, суммарные теплопритоки с каждой камеры хранения учитывают полностью и на компрессор, и на камерное оборудование
5.2 Определение теплопритока Q2 от продуктов при их холодильной обработке
Q2 — определяется в зависимости от суточного поступления продуктов в камеру, вида продукта, температуры поступления и выпуска, а так же времени холодильной обработки:
Q2 = Мпост (iпост — i вып) 106 / (ф *3600), (5.5)
где Q2 — теплоприток от продуктов при их тепловой обработке, Вт.
Мпост — суточное поступление продуктов в камеру, т. в сутки;
iпост — удельная энтальпия продукта поступающего в камеру при температуре поступления iпост, кДж/кг
i вып — удельная энтальпия продукта выпускаемого из камеры при температуре выпуска i вып, кДж/кг
ф — продолжительность холодильной обработки продукта, ч.
Удельную энтальпию продукта в зависимости от его вида и температуры определяют по приложению 10 или по таблице 3.2 (3).
Определяется Q2 пр для камер хранения картофеля № 1 и № 2 :
Находится сначала суточное поступление в камеры, если для овощехранилищ Мсут в камеры хранения принимают равным 10% вместимости камер.
Если вместимость камер хранения картофеля равняется Вхр. к = 500 т (из раздела 3 «Расчеты площадей»), то:
Мсут=10% *500=0,1* 500= 50 т/сут
Из приложения 10, i (кДж/кг) поступление и выпуска продукты равняется:
I пост = 347,4 кДж/кг, при t пост =20 С
I вып = 284,0 кДж/кг, при пост t вып = 3 С
Продолжить холодную обработку продукта I = 24ч.
Q2обпр = 50(347,4−284,0)106/24 * 3600= 36 690 Вт
б) Определяем теплоприток Q2т от тары по выражению:
Q2т = Мт Ст (tпост-tвып)106 / (ф 3600), (5.6)
где Мт — суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, т/сут;
Ст — удельная теплоемкость материала тары, кДж/кг
tпост-tвып — температура тары поступающая и выпускаемая из камеры, 0С
ф — продолжительность холодильной обработки (принимается по продукту), ч. (табл.2.3.1).
Массу деревянных контейнеров (ящиков) для овощей принимают равной 20% от массы овощей.
Суточное поступление тары определяется по формуле:
Мт= Мсут.прод. * 20%, т/сут (5.7)
Мт= 50 *0,2 = 10 т/сут
Q2т = 10*2,3(20−3)106 / (24*3600) = 4525 Вт
Определяется общий теплоприток Q2общ по выражению
Q2 обобщ =Q2пр +Q2т (5.8)
Q2 обобщ = 36 690 + 4525 =41 215 Вт
Полученный Q2 обобщ относится нагрузкой на камерное оборудование.
Нагрузка на компрессор камеры № 1 и № 2 берется на 30% меньше У Q2об.
Q2об = 41 215*0,7 = 28 850 Вт
Для остальных камер хранения теплоприток Q2 определяется аналогичным образом, поэтому все результаты расчета плавно переходят в общую таблицу 5.5
Таблица 5.5
Хол. камеры | t 0С | Mп т/сут | i кДж/кг | ^i кДж/кг | Mт т/сут | Q2пр, Вт | Q2т, Вт | Q2, Вт | |||||
пост | вып | КМ | ОБ | КМ | ОБ | КМ | ОБ | ||||||
№ 1 № 2 | 347,4 | 63,4 | 3167,5 | ||||||||||
№ 3 № 4 | 347,4 | 75,4 | |||||||||||
№ 5 № 6 | 347,4 | 75,4 | |||||||||||
№ 7 № 8 | 347,4 | 63,4 | 3167,5 | ||||||||||
5.3 Определение теплопритока Q3 при вентиляции охлаждаемых помещений
Q3 — учитывают для катер хранения некоторых охлаждаемых продуктов (фрукты, овощи и т. д.)
Для камер хранения продуктов Q3 вычисляется по формуле:
Q3 = Vк *а *св (iн-iв) 103 / (24*3600), Вт (5.9)
где Vк — объем вентилируемой камеры, м3.
а — кратность воздухообмена в сутки (а=3…5 1/сут для камер хранения)
св — плотность воздуха в камере, кг/, м3
iн-iв — энтальпия наружного воздуха и воздуха в камере.
Определяется Q3 для камеры № 1 и № 2 если известны следующие данные:
Vк = 1000, м3; а=4 1/сут; св= 1,28кг/, м3; tв=3, 0С tн=61 кДж/кг
Q3 = 1000*4*1,28 (61−13,5) 103 / (24*3600) = 2815 Вт
Теплоприток Q3 от наружного воздуха при вентиляции охлаждающих помещений относят одинаково и на компрессор и на камерное оборудование.
Q3об = Q3км = 2815 Вт
ля остальных камер хранения продуктов, теплоприток определяется аналогичным методом, поэтому все результаты расчета сводятся в общую таблицу 5.6
Таблица 5.6
Хол. камеры | t, 0С | Vк, м3 | а 1/сут | iн, кДж/кг | iк кДж/кг | с кг/м3 | Q3, Вт | ||
КМ | ОБ | ||||||||
№ 1 № 2 | 13,5 | 1,28 | |||||||
№ 3 № 4 | 1315,8 | 1,193 | 4253,3 | 4253,3 | |||||
№ 5 № 6 | 8,3 | 1,293 | |||||||
№ 7 № 8 | 13,5 | 1,28 | 3912,6 | 3912,6 | |||||
5.4 Определение эксплуатационного теплопритока Q4, Вт
Q4 — возникает вследствие освещения камер, нахождения в них людей, работы электрооборудования и открывания дверей. Теплоприток определяют ля каждой камеры и имеющих источников тепловыделений отдельно.
Теплоприток Q4 определяется по выражению:
Q4= q1+q2+q3+q4, Вт (5.10)
где q1 — теплоприток от освещения, Вт;
q2 — теплоприток от пребывания людей, Вт;
q3 — теплоприток от работы электрооборудования, Вт;
q4 — теплоприток при открывании дверей в охлажденные помещения, Вт;
Определяется Q4 для камеры № 1 и № 2
а) определяется теплоприток q1 от освещения :
q1=АF, Вт (5.11)
где, А — удельный теплоприток от освещения в единицу времени отнесенной к 1 м² площади пола, Вт/м2(А=2,3 Вт/ м2 для камер хранения);
F — площадь камеры, м2; 1= 2,3×288 = 662 Вт
б) Вычисляется теплоприток q2 от пребывания людей в охлаждаемых помещениях:
q2= 350 n, Вт (5.12)
где 350 — - тепловыделение одного работающего человека, Вт/ чел;
n — число работающих в помещении людей, чел (в камерах № 1 и № 2 с площадью 200 м² работают примерно 3 человека).
q2 = 350×3 = 1050 Вт
в) Рассчитываем теплоприток q3 от работы электрического оборудования:
q3 = 103УNдв х Юi, Вт (5.13)
где УNдв — суммарная мощность электрического двигателя оборудования, находящегося в помещении, кВт (для камер хранения овощей = 14)
Юi — КПД=0,75 (при расположении электрооборудования вне охлаждаемого помещения)
q3= 103×14×0,75= 10 500 Вт
г) Определяем теплоприток q4 при открывании дверей в охлаждаемые помещения:
q4 = ВF, Вт (5.14)
где В — удельный теплоприток из соседних помещений через открытые двери, отнесенный к 1 м² площади камеры, Вт/м2 (таблица 60 /1/);
F — площадь камеры, м2
q4 =4×288 = 1152 Вт
Определяется общий теплоприток Q4, который сказывается на камерном оборудовании.
Q4об= 662+1050+10 500+1152=13 364 Вт
Нагрузка Q4км на компрессор с Q4об — нагрузки на камерное оборудование, берется 25−30%.
Q4км = 25% х Q4об, Вт (5.15)
Q4км = 0,75×13 364=10023 Вт.
Для остальных камер хранения овощей, теплоприток Q 4 определяется другим способом, поэтому все полученные результаты расчета сводится в общую таблицу 5.7
Таблица 5.7.
Камеры охлаждения | tв 0С | F м2 | A Вт/ м2 | n чел | УNдв кВт | B Вт/ м2 | q1 Вт | q2 Вт | q3 Вт | q4 Вт | Q4 Вт | ||
км | об | ||||||||||||
№ 1 № 2 | 2,3 | ||||||||||||
№ 3 № 4 | 2,3 | ||||||||||||
№ 5 № 6 | 2,3 | ||||||||||||
№ 7 № 8 | 2,3 | ||||||||||||
Итого | |||||||||||||
5.5 Определение теплопритока Q5, выделяемого овощами при «дыхании» (Вт)
Теплопроводность Q5 определяется по выражению:
Q5 =В (0,1 qпост + 0,9qкм), Вт (5.16)
где В — вместимость камеры, т;
qпост, qкм — тепловыделение плодов при температурах поступления и хранения, Вт/т (табл.61/1/), (температура поступления принимается равной 20оС);
0,1 и 0,9 — требуемые постоянные коэффициенты
Определяется Q5 для камеры № 1 и № 2, если известно: В=500 т; qпост=44 Вт/т при t пост =200С (картофель); qхр = 22 при
tхр = 30С то отсюда:
Q5 = 500(0,1*44+0,9*22)= 12 100 Вт.
Данный теплоприток Q5 относят полностью при определении тепловой нагрузки на камерное оборудование и на компрессор.
Для остальных камер хранения овощей, теплоприток Q4 определяется аналогично, поэтому все полученные результаты сводятся в общую таблицу 5.8
Таблица 5.8
Камеры охлаждения | tв 0С | В т. | Значен. | Значен. | Q5 Вт | ||||
tв 0С | qпост Вт/ т | tхр 0С | qхр Вт/ т | ||||||
км | об | ||||||||
№ 1 № 2 | |||||||||
№ 3 № 4 | |||||||||
№ 5 № 6 | |||||||||
№ 7 и № 8 | |||||||||
Итого | |||||||||
5.6 Сводная таблица теплопритоков
Все полученные результаты теплового расчета сводятся в общую таблицу 5.9.
Таблица 5.9
Камеры охлажден. | tв 0С | Q1, Вт | Q2, Вт | Q3, Вт | Q4, Вт | Q5, Вт | УQ, Вт | ||||
КМ | ОБ | КМ | ОБ | КМ | ОБ | ||||||
№ 1 № 2 | |||||||||||
№ 3 № 4 | |||||||||||
№ 5 № 6 | |||||||||||
№ 7 № 8 | |||||||||||
Итого | |||||||||||
пределяется холодопроизводительность компрессоров на каждую температуру кипения хладагента:
Q0км = с*УQкм / b, Вт (5.17)
где с — коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах холодильной установки (стр 71 (1));
УQкм — суммарная нагрузка на компрессоры для данной температуры кипения, принятая по сводной таблице теплопроводов;
b — коэффициент рабочего времени (на крупных холодильниках b=0,9)
а) Определяется Q0км для камер № 1 и № 2, если температура кипения хладагента tс, в приборах охлаждения, при непосредственном охлаждении, берется на 7−10 0С ниже температуры воздуха в камере:
t0 = tв — (7…10), 0С (5.18)
t0 = 3−10 = -7, 0С
Q0км = 1,04*61 300 / 0,9=71 кВт
б) Вычисляется Q0км для камер № 3 и № 4 если известно:
с =1,04; УQкм =70 020 кВт; b=0,9; t0 = 0−10=-10, 0С
Q0км =1.04*70 020/ 0.9 = 81 кВт
в) Находится Q0км для камер № 5 и № 6
t0 = 0−10 = -10, 0С
Q0км =1.04*66 631/ 0.9 = 77 кВт
г) Определяется Q0км для камер хранения № 7 и № 8
t0 = 3−10 = -7, 0С
Q0км =1.04*64 190/ 0.9 = 74,2 кВт
бщая сумма УQ0км = 71+81+77+74,2= 303,2 кВт.
се значения заносят в таблицу 5.10.
Таблица 5.10
Ограждения | tв, 0С | Размеры | F, м2 | tн, 0С | ^t 0С | k Втм2К | ^tс 0С | Q1т Вт | Q1т Вт | Q1т Вт | |||
l | B | H | |||||||||||
НС-С | +3 | — | 0.42 | -; | 1451.5 | -; | 1451.5 | ||||||
ВП-В | +3 | -; | 0,48 | -; | 311,04 | -; | |||||||
ВП-Ю | Теплоприток Q1т имеет отрицательный знак, поэтому Q1т не будет. | ||||||||||||
НС-З | +3 | -; | 0,42 | 7.2 | 725,7 | 217,7 | 943,4 | ||||||
Потолок | +3 | -; | 0,4 | 17,7 | 2764,8 | 4804,8 | |||||||
Пол | Теплоприток имеет отрицательный знак, поэтому его не будет. | ||||||||||||
Итого | |||||||||||||
Определяется теплоприток в табличной форме для камер хранения лука № 3 и № 4, и полученные результаты сводится в таблице 5.11
Таблице 5.11
Ограждения | tв, 0С | Размеры | F, м2 | tн, 0С | ^t 0С | k Втм2К | ^tс 0С | Q1т Вт | Q1т Вт | Q1т Вт | |||
l | B | H | |||||||||||
НС-С | — | 0.42 | -; | 2041,2 | -; | 2041,2 | |||||||
ВП-В | -; | 0,42 | 6,0 | 816,9 | 181,4 | ||||||||
ВП-Ю | -; | 0,58 | -; | 313,2 | -; | 313,2 | |||||||
НС-З | -; | 0,45 | -; | 388,8 | -; | 388,8 | |||||||
Потолок | -; | 0,35 | 17,7 | 5632,2 | |||||||||
Определяется теплоприток Q1, для камер хранения свеклы № 5 и № 6, и полученные результаты сводятся в таблице5.12.
Таблица 5.12
Ограждения | tв, 0С | Размеры | F, м2 | tн, 0С | ^t 0С | k Втм2К | ^tс 0С | Q1т Вт | Q1т Вт | Q1т Вт | |||
l | B | H | |||||||||||
НС-С | — | 0.58 | -; | 250,56 | -; | 250,56 | |||||||
ВП-В | -; | 0,45 | -; | 388,8 | -; | 388,8 | |||||||
ВП-Ю | -; | 0,39 | -; | -; | |||||||||
НС-З | -; | 0,42 | 7,2 | 816,5 | 217,7 | ||||||||
Потолок | -; | 0,35 | 17,7 | 2721,6 | 4505,8 | ||||||||
Пол | -; | 0,41 | -; | 2361,6 | -; | 236,2 | |||||||
Итого | 7707,2 | ||||||||||||
Определяется теплоприток Q1 для камер хранения № 5 и № 6, и полученные результаты сводятся в таблицу 5.13.
Таблица 5.13
Ограждения | tв, 0С | Размеры | F, м2 | tн, 0С | ^t 0С | k Втм2К | ^tс 0С | Q1т Вт | Q1т Вт | Q1т Вт | |||
l | B | H | |||||||||||
НС-В | +3 | -; | 0.42 | 6,0 | 725,76 | 181,4 | 907,2 | ||||||
ВП-Ю | +3 | -; | 0,41 | -; | -; | ||||||||
ВП-З | +3 | -; | 0,48 | -; | -; | ||||||||
Потолок | +3 | -; | 0,4 | 17,7 | |||||||||
Пол | Теплоприток Q1 имеет отрицательный знак, поэтому его не будет. | ||||||||||||
Итого | |||||||||||||
6 ВЫБОР СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
После определения тепловой нагрузки на компрессор и на камерное оборудование выбираем систему охлаждения камер хранения, наиболее рациональную для данного объекта.
В данном случае проектируется хладоновая (R22), без насосная система. Децентрализованного холодоснабжения с непосредственным охлаждением, при котором хладагент кипит, в приборах охлаждения (ВО), расположенных в камерах. Система охлаждения камер воздушная, с помощью воздухоохладителей, обеспечивается умеренная циркуляция воздуха. Система отвода теплоты конденсации обеспечивается водой из системы оборотного водоснабжения.
На выбор системы охлаждение основное влияние оказывают следующие факторы: число и вид охлаждаемых объектов потребителей холода; расчетная температура в объектах; тепловая нагрузка от охлаждаемого объекта; расчетная суммарная холодонагрузка; требование техники безопасности; наличие серийно выпускного оборудования и приборов автоматики с требовательными характеристиками.
Холодильная установка должна обеспечивать:
— автоматическое регулирование заполнения приборов охлаждения хладагентом или питание хладоносителем;
— защиту компрессоров от влажного хода;
— соответствие холодопроизводительности компрессоров переменным нагрузкам испарительных систем;
— надежное улавливание масла, уносимого из компрессоров и по возможности исключение замасливания теплообменных аппаратов и улавливающих сосудов;
— простоту, надежность и безопасность работы системы.
Децентрализованное холодоснабжение целесообразно применять, где есть возможность установить для каждого охлаждающего объекта автономную, полностью автоматизированную холодильную машину с полной заводской готовностью.
На холодильниках для хранения овощей применяют специальные холодильные машины, укомплектованные. Применения децентрализованного холодоснабжения проявляет сократить сроки монтажа холодильной установки, снизить расходы на их оборудование, исключение: необходимость в устройстве отдельного машинного отделения.
В настоящее время имеется целый ряд специальных холодильных машин, предполагающих применения децентрализованного охлаждения.
7 РАСЧЁТ И ПОДБОР КОМПРЕССОРА
Исходными данными для теплового расчета холодильной машины является:
Нагрузка на компрессор определяется при расчете теплоприемников с учетом потерь в системе, температурный режим работы, вид хладагента.
Так как для камер хранения № 1, № 2 и камер № 7, № 8 температура кипения хладагента в приборах охлаждения будет одинаковая (t0 = -7 С), из-за температуры воздуха в камерах. tв=+2.+5 С, то нагрузка на компрессор для этих камер хранения преобразуется в средние значение (с запасом).
Если для камер № 1 и № 2 Q0км=71 кВт, а для камер № 7 и № 8 Q0 км= 74,2 кВт, то среднее (с запасом кВт) Q0км= 75 кВт.
7.1 Выбирается рабочий режим одноступенчатой холодильной установки для камеры хранения № 1, № 2 и № 7, № 8.
а) Температура кипения хладагента (R22) t0, известна из раздела «Тепловой расчет холодильника» и равна:
t0=tв-(7−10), 0С (7.1)
t0=3−10=-70C
б) Температура конденсации на 3−50С выше температуры воды, отходящей с конденсатора:
tк= tвд2 +(3−5), 0С (7.2)
где — температура воды выходящей из конденсатора равна +290С, т.к. это значение было найдено в разделе «Выбор расчетных параметров».
tк=29+3=320С
в) Температуру всасывания хладагента (R22) выбирается по формуле:
tвс= 15−250С (7.3)
tвс=180С
г) Холодопроизводительность (нагрузка на компрессор)
Q0км = 75 кВт
Режим работы: t0= -100С, tвс=+100С, tк=250С.
Строится цикл одноступенчатой холодильной машины в диаграмме i-lg P и находим параметры нужных точек.
lg, 3 2I 2
кПа +32
+18
4 -7 1 1I
i ,
кДж/кг
Рис. 3 Цикл одноступенчатой холодильной машины
Значения параметров всех точек сводятся в таблицу 7.1.
Таблица 7.1
с0, кПа | ск , кПа | i1, кДж/кг | i11, кДж/кг | i2, кДж/кг | i4, кДж/кг | э1 м3/кг | |
601,5 | 0,06 | ||||||
0,09 | |||||||
Определяется:
1. Удельную массовую холодопроизводительность хладагента, кДж/кг
q0= i1-i4, (7.1)
q0=601.5−540=61.5 кДж/кг
2. Действительную массу всасывающего пара, кг/с
mg =Q0 / q0, (7.2)
mg = 75 / 61.5 = 1.22 кг/с
3. Действительную объемную подачу, м/с
Vд = mg *э (7.3)
Vд = 1,22 * 0,06 = 0.0732 м2/с
4. Индикаторный коэффициент подачи
лi = ((с0 — ^свс) / с0) — (с ((ск +^сн) / с0 — (с0 — ^св) / с0)) (7.4)
где с=5% - метровое пространство в компрессоре.
лi = (395−5)/395 — 0,05 ((1253+10) / 395 — (395 — 5) / 395))= 0,877
5. Коэффициент невидимых потерь для непрямоточных компрессоров.
лw1 = T0 / (Тк + 26), (7.5)
где и — температура кипения и конденсации по Кельвину.
лw1 = 266,1 / (305,1 + 26) = 0,8
6. Определяется коэффициент подачи компрессора.
л = лi*лw1 (7.6)
л = 0.877 * 0.8 = 0.7
7. Теоретическая объемная подача, м3/с
Vт = Vд / л (7.7)
Vт = 0.0732 / 0,7 = 0,104 м3/с
8. Удельная объемная холодопроизводительность в рабочих условиях, кДж /м3
qэ = q0 / э1 (7.8)
qэ = 61,5 / 0,06 = 1025 кДж /м3
9. Удельная объемная холодопроизводительность в стандартных условиях
qон = 0,98- 505 = 193 кДж /кг
qон = 193 / 0,004 = 2144 кДж /кг
10. Коэффициент подачи компрессора в стандартных условиях
лн = лin * лwн (7.9)
лн = 0.84 * 0.8 = 0.672
11. Номинальная холодопроизводительность, кВт
Qон= Qо (qэн * лн) / (q0 * л) (7.10)
Qон = 71 (2144*0,672) / (1277,3 * 0,7) = 115,2 кВт
12. Определяется адиабатная мощность, кВт
Na=mg (i2-i11) (7.11)
Na= 1.22 (755−719) = 44 кВт
13. Индикаторный коэффициент полезного действия
Юi= лw1+ bt0 (7.12)
где t0v — температура кипения,
вэмпирический коэффициент для хладоновых машин и в= 0,0025.
Юi= 0,8 + 0,0025*(-7) = 0,78
14. Индикаторная мощность, кВт.
Ni= Na / Юi (7.13)
Ni= 44 / 0,78 = 56,4 кВт
15. Мощность трения, кВт
Nтр= Vт* стр (7.14)
где стр — удельное давление трения, кПа (для хладоновых непрямоточных машин = 19 — 34 кПа
Nтр= 0,104 * 30 = 3,12 кВт
16. Эффективная мощность, кВт
Ne= Ni + Nтр (7.15)
Ne=56.4 + 3.12 = 59.52 кВт
17. Мощность на валу двигателя
Nдв= Ne (1,1−1,12) / Юn (7.16)
где Юn — берется от 0,96−0,98
Nдв= (59.52 * 1.1) / 0.96 = 68.2
18. Эффективная удельная холодопроизводительность
Ее= Qо / Ne (7.17)
Ее= 75 / 59,52 = 1,26
19. Определяется тепловой поток в конденсаторе
Qк= mg (i2 — i3) (7.18)
Qк= 1.22 (755−540) = 262,3
Подбирается по таблице 5.4 (3). «Подбор одноступенчатого компрессора: 4-ре компрессора марки: ПБ-80 (поршневой без сальниковый работающий на R22, на масле ХФ-22−24)
Технические характеристики ПБ-80:
Qо.н км = 84,9 кВт, Nэл=27,5 кВт, Vт=0,058 м3/с
Диаметр трубопроводов: Dу. вс = 80 мм, Dу. наг =70мм
Диаметр цилиндров76 мм, ход поршня 66 мм. Количество цилиндров у ПБ-80 — восемь.
Частота вращения вала 24,2 с-1 (1450 об/мин.).
Так как для камер хранения № 3, № 4 и камер хранения № 5, № 6 температуры кипения хладагента в приборах охлаждения (130) будет одинаковая (t0 = -100C), то нагрузку на компрессор для этих камер хранения преобразуется в среднее значение (с запасом кВт).
Если для камер № 3 и № 4 Q0км = 81кВт, а для камер № 5 и № 6 Q0км = 77кВт, то среднее для камер № 5 и № 6 Q0км = 81кВт
Выбирается рабочий режим первой холодильной установки для камер хранения № 3, № 4 и № 5, № 6.
а) Температура кипения хладагента (R22) t0 известна из раздела «тепловой расчет холодильника» а равна:
t0= tв — (7…10), 0С (7.19)
t0= 0−10 = -10 0С
a) Температура конденсации:
tк= tв2 + (3…5), 0С (7.20)
tк= 29 + 3 = 320 С
в) Температура всасывания t= -180С
г) Холодопроизводительность (нагрузка на компрессор)
Q0км=81 кВт
Строится цикл одноступенчатой холодильной машины в диаграмме i-lg P и находят параметры нужных точек.
lg, 3 2I 2
кПа +32
+18
4 -10 1 1I
i ,
кДж/кг
Рис. 4 Цикл холодильной машины
Параметры тачек «заносим» в таблицу 7.2
Таблица 7.2
с0, кПа | ск , кПа | i1, кДж/кг | i11, кДж/кг | i2, кДж/кг | i4, кДж/кг | Q1, м3/кг | |
621,6 | 0,075 | ||||||
Определяется:
q0 = i1- i4, кДж /кг (7.21)
q0 = 621,6 — 540 = 81,6 кДж /кг
mg= Q0 / q0, кг (7.22)
mg= 81/ 81,6 = 0,99 кг/с
Vд= mg * э1, м3/с (7.23)
Vд= 0,99 * 0,075 = 0,074 м3/с
лi = ((с0 — ^свс) / с0) — (с ((ск +^сн) / с0 — (с0 — ^св) / с0)) (7.24)
лi = ((355 — 5) / 355) — (0.05 ((1267 +10) / 355 — (355 — 5) / 355)) = 0,85
лw1 = T0 / (Tk +26) (7.25)
лw1 = 263,1 / (305,1 + 26) = 0,
л= лi * лw1 (7.26)
л= 0,85 * 0,8 = 0,68
Vт = Vд / л, м3/с (7.27)
Vт = 0,074 / 0,68 = 0,11 м3/с
qэ = q0 * э1, кДж /кг (7.28)
qэ = 81,6 / 0,075 = 1088 кДж/ м2
Na = mg (i2- i11), кВт (7.29)
Na = 0,99 (756−719) = 36,63 кВт
10. КПД
Юi = лw1 +bt0. (7.30)
Юi = 0.8+0.0025*(-10)=0.775
Ni = Na / Юi, кВт (7.31)
Ni = 36,6 / 0,775 = 47,26 кВт
Nтр = Vт+qтр, кВт (7.32)
Nтр = 0,11*30=3,3 кВт
Nе = Ni + Nтр, кВт (7.33)
Nе =47,26+3,3 =50,56 кВт
Nдв= Nе (1,1 -1,12) / Юnё (7.34)
Nдв=(50,56 *1,1) / 0,96 = 58 кВт
Ее= Q0 /Ne (7.35)
Ee= 81 / 50,56 = 1,6
Qк= mg (i2-i3) (7.36)
Qк=0,99(756−540)=213,84 кВт
Подбирается по таблице 5.4 (3) «Подбор одноступенчатого компрессора» 4 компрессора марки: ПБ — 80 (поршневой бес сальниковый, работающий на R22 и на масле УФ22 — 24).
8 РАСЧЁТ И ПОДБОР ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
Аппараты бывают основные и вспомогательные. К основным относятся теплообменные: Конденсаторы, испарители, воздухоохладители.
Расчет теплообменных аппаратов сводится к определению площади теплообменной поверхности.
Конденсатор = теплообменный аппарат в котором происходит охлаждение и конденсация паров хладагента, в следствие отвода теплоты охлажденной водой или воздухом.
В расчете конденсаторов сначала определяется площадь теплопередающей поверхности и расхода воды с последующим выбором марки конденсатора и водяного насоса.
Для машин работающих на хладонах используют горизонтальные кожухотрубные конденсаторы с наружным оребрением труб.
Площадь теплопередающей поверхности находится по формуле:
F= Qк / k*?m, м3 (8.1)
где Qк — тепловой поток в конденсаторе, Вт;
k — коэффициент теплопередачи, вычисляется по уравнения или принимается по таблице 24(1), Вт/ (м2*К);
?m — средний логарифмический температурный напор между хладагентами и теплоносителем.
Перед тем как найти площадь теплопередающей поверхности, найдем сначала по формуле:
?m= (tw2-tw1) / 2,3lg (tk-tw1) / (tk-tw2) (8.2)
где tw1, tw2 и tk — температура воды на входе, выходе и температура конденсации даны в разделе «Выбор расчетных параметров»
?m=(29−24) / 2,3 lg (32−24) / (32−29) = 5,120С
а) Из раздела «Расчет и подбор компрессора» для камер хранения № 1, № 2 и № 7, № 8 тепловой поток в конденсаторе определяется по формуле:
Qк = mg (I2- I3), кВт (8.3)
Qк =1,22 (755−540) = 262 300 Вт
Площадь теплопередающей поверхности конденсатора для компрессоров на камеры № 1,№ 2 и № 7,№ 8:
F = 262 300 / (500*5,12) = 102,46 м³
По таблице 20 (1) выбираются 4 конденсатора марки: КТР 65 с площадью теплопередающей поверхностью F= 62 м³, длинна труб l=2м, диаметр D= 500 мм, число труб n=210, максимальная нагрузка 216 кВт. В конденсаторах применены медные накладные трубы диаметром 20*3 мл.
Определяется объемный расход воды на конденсатор по формуле:
Vв = Qк / (Сw*сw*(tw2-tw1)), м3/с (8.4)
где Сw — теплоемкость воды (Сw =4,19 кДж / (кг*К));
сw — плотность воды (сw = 1000 кг/м3)
(tw2-tw1)= ^ tвд — нагрев воды в конденсаторе, К.
Vв=262,3 /4,19*1000(29−24) = 0,012*102 м3/с,
Подбираются насосы не менее 4, марки:
2к-20/30 с объемной подачей 0,84 м3/с напор 160 кПа, Nдв=4,3кВт, m=26кг.
Частота вращения электродвигателя 48,3 с-1
б) Рассчитывается площадь теплопередающей поверхности конденсатора, для компрессоров на камеры № 3, № 4 и № 5, № 6:
F=213 840 /500*5,12 = 83,53 м²
По таблице 20(1) подбираются 4 конденсатора марки:
КТР-50 с площадью теплопередающей поверхностью F=49,6 м², длинна труб l = 2,5 м, диаметром обечайки D=404мм, число труб n=135, максимальная нагрузка 178 кВт.
(2конденсатор для камер хранения № 3, № 4, а 2 конденсатора для камер № 5, № 6)
Определяется объемный расход воды на конденсатор:
Vв=213,84 / 4,19*1000*(29−24) = 0,0102*103 м/с
Подбирается насосы не менее 4, марки:
2к-20/30 с объемной подачей 0,81 м3/с, напор 160 кПа, Nдв=4,3кВт, m=26 n=48,3 с-1
8.2 Расчет и подбор воздухоохладителей.
ВО — прибор охлаждения воздуха в холодильных камерах, где непосредственно кипит жидкий хладагент (R22).
а) Рассчитывается воздухоохладители для камер хранения № 1, № 2 и № 7, № 8.