Дипломная работа: Расчет холодильника при овощехранилище вместимостью 2000 т

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

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 *ύ                                                (7.3)

Vд = 1,22 * 0,06 = 0.0732 м2/с

4. Индикаторный коэффициент подачи

λi = ((ρ0 – ▲ρвс ) / ρ0) – (с ((ρк +▲ρн) / ρ0 – (ρ0 - ▲ρв ) / ρ0)) (7.4)

где с=5% - метровое пространство в компрессоре.

λi = (395-5)/395 – 0,05 ((1253+10) / 395 –- (395 – 5) / 395))= 0,877

5. Коэффициент невидимых потерь для непрямоточных компрессоров.

λw1 = T0 / (Тк + 26),                                          (7.5)

где и - температура кипения и конденсации по Кельвину.

λw1 = 266,1 / (305,1 + 26) = 0,8

6. Определяется коэффициент подачи компрессора.

λ = λi*λw1                                                 (7.6)

λ = 0.877 * 0.8 = 0.7

7. Теоретическая объемная подача, м3/с

Vт = Vд / λ                                                         (7.7)

Vт = 0.0732 / 0,7 = 0,104 м3/с

8. Удельная объемная холодопроизводительность в рабочих условиях, кДж /м3

qύ = q0 / ύ1                                                        (7.8)

qύ = 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

λн = λin * λwн                                           (7.9)

λн = 0.84 * 0.8 = 0.672

11. Номинальная холодопроизводительность, кВт

Qон= Qо (qύн * λн) / (q0 * λ)                                      (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

ήi= λw1+ bt0                                                      (7.12)

где t0v - температура кипения,

в- эмпирический коэффициент для хладоновых машин и в= 0,0025.

ήi= 0,8 + 0,0025*(-7) = 0,78

14. Индикаторная мощность, кВт.

Ni= Na / ήi                                                (7.13)

Ni= 44 / 0,78 = 56,4 кВт

15. Мощность трения, кВт

Nтр= Vт* ρтр                                           (7.14)

где ρтр - 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) / ήn                                               (7.16)

где ήn - 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

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 * ύ1 , м3/с                                             (7.23)

Vд= 0,99 * 0,075 = 0,074 м3/с

λi = ((ρ0 – ▲ρвс ) / ρ0) – (с ((ρк +▲ρн) / ρ0 – (ρ0 - ▲ρв ) / ρ0))  (7.24)

λi = ((355 – 5 ) / 355) – (0.05 ((1267 +10) / 355 – (355 - 5) / 355)) = 0,85

λw1 = T0 / (Tk +26)                                            (7.25)

λw1 = 263,1 / (305,1 + 26) = 0,

λ= λi * λw1                                                         (7.26)

λ= 0,85 * 0,8 = 0,68

Vт = Vд / λ , м3/с                                               (7.27)

Vт = 0,074 / 0,68 = 0,11 м3/с

qύ = q0 * ύ1 , кДж /кг                                        (7.28)

qύ = 81,6 / 0,075 = 1088 кДж/ м2

Na = mg (i2- i11) , кВт                                       (7.29)

Na = 0,99 (756-719) = 36,63 кВт

10. КПД

ήi = λw1 +bt0.                                                     (7.30)

ήi = 0.8+0.0025*(-10)=0.775

Ni = Na / ήi , 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) / ήnё                                   (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*Өm, 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);

Өm – средний логарифмический температурный напор между хладагентами и теплоносителем.

Перед тем как найти площадь теплопередающей поверхности, найдем сначала по формуле:

Өm= (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»

Өm=(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) = 262300 Вт

Площадь теплопередающей поверхности конденсатора для компрессоров на камеры №1,№2 и №7,№8:

F = 262300 / (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*ρw*(tw2-tw1)), м3/с                                              (8.4)

где Сw – теплоемкость воды (Сw =4,19 кДж / (кг*К));

ρw – плотность воды (ρw = 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=213840 /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.

Определяется площадь теплопередающей поверхности по формуле:

F=Qоб / k*Өm, м2                                             (8.5)

где Qоб – суммарная тепловая нагрузка на оборудование, кВт

k - коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, Вт(м2*к)

Өm - средний температурный напор между температурной воздуха в камере и t0 кипения хладагента (для хладагентов 6-100С)

F=80096 / 23,3*10 = 343,76 м2

По таблице 5,16 (3) подбираем 10 воздухоохладителей марки ВОП-75 с площадью теплопередающей поверхности F=75м2

Для камер №1 и №2 выходит 5 воздухоохладителей и для камер №7 и №8 выходит тоже 5 воздухоохладителей.

Проверяется, достаточна ли объемная подача установленных вентиляторов:

Vв= Qоб / ρв (i1-i2), м3/с                                            (8.6)

где ρв – плотность воздуха выходящего из воздухоохладителя, кг/ м3

i1- энтальпия входящего воздуха (при t=2 , i1=12)

i2- энтальпия выходящего воздуха (при t=0 , i2=8)

Vв=80 / 1,293 (12-8) = 15, 48 м3/с

Объемная суммарная подача со всех 10 воздухоохладителей (ВОП-75) составляет 16,2 м3/с , значит расход воздуха достаточен.

б) Рассчитывается воздухоохладители для камер хранения №3, №4 и №5, №6.

Определяется площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителей.

F= 88250 / 23,3*10 = 378,75 м2

По таблице 5,16 (3) подбираем 10 тепловой поверхности по F=75м2 (с суммарной площадью 750 м2),

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11