Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 52
1. Технико-экономическое обоснование Холодильная установка молочного завода расположена в городе Астрахань. В городе Астрахань расчетная летняя температура 34 ºС, среднегодовая температура 9.4 ºС, среднемесячная относительная влажность самого жаркого месяца в 37%. В холодильнике хранятся масло сливочное 5 т/сут., сметана 25 т/сут., ряженка 30 т/сут. Здание холодильника одноэтажное, имеет три камеры, в которых производится хранение сливочного масла, сметаны, ряженки. Между камерами расположен сквозной коридор, откуда имеется выход на автомобильную платформу. Имеется экспедиция. Общая высота холодильника составляет 4,8 м. Сетка колон 6*18 метров. Стены и перегородки холодильника выполнены из кирпича, потолок – железобетонные плиты перекрытия, теплоизоляция – пенополистирол ПСБ-С. Для поддержания необходимого температоро-влажностного режима проектируется непосредственное охлаждение при помощи воздухоохладителей типа ВОП. В холодильник молочного завода поступает продукт на хранение с температурой 15 ºС и хранится в камерах при температуре 1 ºС в пластиковых ящиках. Формирование штабеля производится электрокарами. Высота штабеля составляет 2 м. Вход в холодильник с южной стороны. Для охлаждения 60 тонн молока принимаем два охладителя молока марки ООУ-25. Для пастеризации и охлаждения сливок, а также сливок при производстве сметаны, используем одну пастеризационно-охладительную установку марки А1-ОПК-5. Для пастеризации молока при производстве ряженки используем одну установку А1-ОПК-5. Таблица 1.1. Техническая характеристика технологического оборудования, потребляющего холод. 2. Расчет строительной площади холодильника 2.1 Определение число строительных прямоугольников камер хранения n= где ßF
– коэффициент использования площади помещения; [прил. 1.1; 1.с. 224] hгр
– грузовая высота (высота штабеля), м; [1.с. 223] gv
– норма загрузки, т/м3
; [прил. 1.1; 1.с. 222 табл. 52] М – масса грузов, т; Fпр
– площадь строительного прямоугольника, м2
; Исходные данные и результаты расчетов приведены в таблице 2. 1 Таблица 2.1. Расчет числа строительных прямоугольников камер хранения 2.2 Определение числа строительных прямоугольников компрессорного цеха, вспомогательных и служебно-бытовых помещений
n= где В-процент от строительной площади камер хранения холодильник; для вспомогательных помещений В=0,2÷0,4; для служебных помещений В=0,05÷0,1; для компрессорного цеха В=0,1÷0,15. Результаты расчетов и исходные данные сводим в таблицу 2. 2 Таблица 2.2. Расчет числа строительных прямоугольников компрессорного цеха, вспомогательных служебно-бытовых помещений Принимаем следующую планировку холодильника Рисунок 1 – План холодильника При расчете охлаждаемых помещений в общем случае определяют следующие теплопритоки: Q=Q1
+Q2
+Q3
+Q4
+Q5
(3. 1) где Q1
– теплоприток от окружающей среды через ограждения, кВт; Q2
– теплоприток от продукции при их холодильной обработке, кВт; Q3
– теплоприток от наружного воздуха при вентиляции охлаждаемого помещения, кВт; Q4
– теплоприток от источников, связанных с эксплуатацей охлаждаемых помещений, кВт; 3.1 Теплоприток от окружающей среды
Этот теплоприток в общем случае включает теплопритоки, обусловленные разностью температур окружающего воздуха и помещения, и солнечным тепловым излучением. Q1
= Q1Т
+ Q1
C
(3. 2) Q1Т
= Q1
C
= где Q1
T
– теплоприток, обусловленный разностью температур окружающего воздуха и помещения, кВт; Q1
C
– теплоприток, обусловленный солнечным тепловым излучением, кВт; [прил. 3.3] [1.с. 330, табл. 58] Fн
– площадь поверхности ограждения, м2
; tн
– температура воздуха с наружной стороны ограждения, определяемая расчетом в зависимости от типа ограждения, ºC; [прил. 3.1] [1.с. 417] tпм
– температура воздуха в помещении, принимаемая по нормативным документам, ºC; [введение] Δtc
– избыточная разность температур, вызванная солнечным тепловым излучением, ºC; Кн
– коэффициент теплопередачи, кВт/(м2
К). [прил. 3.2] [1.с. 311] Результаты расчетов и сводные данные сводим в таблицу 3.1 Таблица 3. 1 – Теплопритоки через ограждения 3.2 Теплоприток от продуктов при их холодильной обработке
Q2
= где Q2пр
– теплоприток от продуктов, кВт; Q2т
– теплоприток от тары, кВт; Теплоприток от продуктов Q2пр
= где Мпр
– масса обрабатываемых продуктов, кг, i1
и i2
– энтальпии, соответствующие начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг; [прил. 3.4] [1.с. 419] τ – продолжительность тепловой обработки продукта, ч; Теплоприток от тары. Q2т
= где Мт
– масса тары, кг; [прил. 3.5] t1
и t2
– температура тары начальная и конечная, ºC; ст
– удельная теплоемкость тары, кДж/кгК, равная: для деревянной и картонной тары cт
=2,3; для металлической cт
=0,5; для стеклянной cт
=0,8; τ – продолжительность тепловой обработки продукта, ч. Результаты расчетов и исходные данные сводим в таблицу 3. 2 3.3 Теплоприток от вентиляции помещений наружным воздухом
Теплоприток Q3
учитывают только в том случае, если вентиляция требуется по технологической документации. Q3
= где Vпм
– объем воздуха в помещении, м3
; ρпм
– плотность воздуха в охлаждаемом помещении, кг/м3
; апм
– кратность воздухообмена в помещении; [прил. 3.6] [1.с. 333] iн
и iпм
– энтальпии воздуха, соответствующие наружной температуре и температуре воздуха в охлаждаемом помещении, кДж/кг. Результаты вычислений и исходные данные сводим в таблицу 3. 3 Таблица 3. 3 – Теплопритоки от вентиляции Δ
i
в,
кДж/кг
Q3,
Вт
3.4 Эксплуатационные теплопритоки
Сумма эксплуатационных теплопритоков определяется по зависимости: Q4
=Q4.1
+Q4.2
+Q4.3
+Q4.4
(3.9) где Q4.1
– теплоприток от освещения, кВт; Q4.2
– теплоприток от работающих электродвигателей, кВт; Q4.3
– теплоприток от работающих людей, кВт; Q4.4
– теплоприток из смежных помещений через открытые двери, кВт. Теплоприток от освещения. Q4.1
= где А – относительная мощность светильников, кВт/м2
; Fпм
– площадь помещения, м2
; Теплоприток от работающих электродвигателей. Q4.2
= где Nэл
– мощность электродвигателей, одновременно работающих в помещении, кВт; [прил. 3.10] [1.с. 334] q4.2
– относительная мощность электродвигателей, работающих в помещении, кВт/м2
. Теплоприток от работающих людей. Q4.3
= где n – число людей одновременно работающих в помещении; обычно 2–3 человека при Fпм
<200 м2
и 3–4 при Fпм
>200 м2
. [прил. 3.10] [1.с. 333] Теплоприток из смежных помещений через открытые двери. Q4.4
= где B – удельный теплоприток при открывании дверей, кВт; F – площадь камеры, м2
. Результаты расчета и исходные данные сводим в таблицу 3. 4 Таблица 3. 4 – Эксплуатационные теплопритоки. Таблица 3. 5 Сводная таблица теплопритоков 4. Расчет и подбор камерного оборудования 4.1 Выбор и обоснование способа охлаждения камер холодильника
На холодильниках принимают две системы охлаждения: непосредственное охлаждение помещения кипящим хладагентом и косвенное охлаждение промежуточным хладоносителем Наиболее предпочтительным является применение непосредственного охлаждения. Так как использование промежуточного хладоносителя влечет за собой дополнительные потери холода и, кроме того, нам необходимо создать принудительное движение воздуха в камерах для вентиляции, следовательно, из способов охлаждения наиболее перспективным является охлаждение с помощью воздухоохладителей. В зависимости от рабочего тела, подаваемого в воздухоохладители, они разделяются на непосредственного охлаждения и рассольные. Выбираем потолочные воздухоохладители типа ВОП с нижней подачей хладагента. Они предназначены для охлаждения воздуха в камерах хранения продуктов. Воздухоохладители состоят из охлаждающей батареи, узла вентиляторов, поддона для сбора талой воды и обшивки. При охлаждении камер с помощью воздухоохладителей ускоряется процесс отвода теплоты от продукта, достигается равномерное распределение температуры по всему объему камеры. 4.2 Расчет и подбор приборов охлаждения
Fво.р
= где Qво
– тепловая нагрузка на воздухоохладители, кВт; kво
– коэффициент теплопередачи, кВт/(м2
К); [прил. 4.1] [1.с. 167] θво
– разность теплообменивающихся, ºC. Расчет площади теплопередающей поверхности производим в таблице 4. 1 Таблица 4. 1 Расчет площади теплопередающей поверхности Подбираем два воздухоохладителя марки Я10-АВ2–150 для камеры №1; по два воздухоохладителя марки Я10 – АВ2–250 для камер №2 и №3 соответственно. Техническая характеристика воздухоохладителей дана в таблице 4. 2 Таблица 4. 2 Техническая характеристика воздухоохладителей. Габариты, мм
Длина
Ширина
Высота
2145
1840
3080
5. Выбор режима работы холодильной установки
5.1 Определение режима работы холодильной установки
Определение режима работы холодильной установки заключается в определении температур кипения, конденсации и всасывания, построении цикла в диаграмме хладагента и определении параметров всех узловых точек. Определение температуры кипения хладагента t0
= где tпм
– температура воздуха в камере, t0
= -4 ºC Определение температуры конденсации Определение температуры воды на входе в конденсатор: tвд.1
=tмт
+(3–4) (5.2) где tмт
– температура мокрого термометра, определяется по i-d-диаграмме, ºC tвд.1
=20+4=24 ºC Определение температуры воды на выходе из конденсатора: tвд.2
=tвд.1
+4 (5.3) tвд.2
=24+4=28 ºC Определение температуры конденсации: tк
= tк
= Определение температуры всасывания tвс
=t0
+(5–10), ºC(5.5) tвс
=-6+7=1 ºC По данным расчета строим цикл в диаграмме S-T и определяем параметры узловых точек таблица 5. 1 Рисунок 2 – Цикл одноступенчатого сжатия. Таблица 5. 1 – Параметры узловых точек 5.2 Выбор и обоснование схемы холодильной установки
Необходимый температурно-влажностный режим в охлаждаемых помещениях достигается за счет работы холодильной установки, включающей камерные приборы охлаждения. Они необходимы для отвода теплоты из помещений и передачи ее охлаждающей среде, циркулирующей в камерных приборах охлаждения. Выбираем непосредственный способ охлаждения, то есть отвод теплоты из помещений кипящим хладагентом. Для камер хранения температура в камерах поддерживается на уровне 4 ºC. Целесообразно применять одноступенчатую холодильную установку. Принимаем непосредственное охлаждение с нижней подачей хладагента в приборы охлаждения. Таким образом, проектируется аммиачная безнасосная схема холодильной установки на одну температуру кипения с нижней подачей хладагента в приборы охлаждения (воздухоохладители), которая является наиболее приемлемой для заданных условий. 6.1 Расчет и подбор компрессоров
Удельная массовая холодопроизводительность: q0
=i1
-i4
(6.1) q0
=1680–570=1110 кДж/кг где i1
– энтальпия пара в точке 1, кДж/кг; i4
– энтальпия пара в точке 4, кДж/кг. Действительная масса всасываемого пара: mд
= mд
= где Q0
– требуемая холодопроизводительность компрессорных агрегатов, кВт. Действительная объемная подача: Vд
= где v1
– удельный объем всасываемого пара в точке 1, м3
/кг. Индикаторный коэффициент подачи: λ1
= где р0
– давление кипения хладагента, мПа; Δрвс
– депрессия при всасывании, Δрвс
=5 кПа; Δрн
– депрессия при нагнетании, Δрн
=10 кПа; Рк
– давление конденсации, мПа. Коэффициент невидимых потерь: Коэффициент подачи компрессоров: Теоретическая объемная подача: По объемной теоретической подаче подбираем компрессорные агрегаты марки АО 600 П в количестве две штуки; техническая характеристика агрегата приведена в таблице 6. 1 Таблица 6. 1 Техническая характеристика компрессорных агрегатов Расчет и подбор конденсаторов производится по площади теплопередающей поверхности, определяемой по формуле: Fк.р
= где Qк.р
– расчетная тепловая нагрузка на конденсаторы, кВт. Qк
.
р
=mд
(i2
-i3
) (6.9) Qк
.
р
= Θк.р
- разность теплообменивающихся сред; kк.р
– коэффициент теплопередачи конденсатора. Fк.р
= По Fк.р
подбираем конденсаторы марки КТГ-160 в количестве одного штуки. Таблица 6. 2 Техническая характеристика конденсатора. Внутренний диаметр трубопроводов определяем по формуле: d= где d – внутренний диаметр трубы, м; m – расход хладагента через трубопровод, кг/с; v – удельный объем хладагента, м3
/с w – скорость движения хладагента по трубопроводу, м/с. [прил. 7.1] [1.с. 197 табл. 7.1] Исходные данные и результаты расчета заносим в таблицу 7. 1 Таблица 7.1 Аммиачные трубопроводы Наименование
трубопровода
8.1 Расчет и подбор линейного ресивера
Вместимость ресивера определяем по формуле: где (1/2–1/3-) mд
– количество хладагента проходящего через ресивер, кг/ч; v3
– удельный объем жидкости при tк
, м3
/кг. Vл.р
= Подбираем линейный ресивер марки 0,75 РД 8.2 Расчет и подбор циркуляционного ресивера
Вместимость циркуляционного ресивера Vц. Р. определяем по формуле: Vц. Р. >2 [Vн. т.+0,2 (Vб+V в. О.) + 0,3 Vвс.т.] Выбираем циркуляционный ресивер марки 2,5 РДВа в количестве одной штуки Таблица 8. 2 Техническая характеристика циркуляционного ресивера 8.3 Расчет и подбор дренажного ресивера
Емкость дренажного ресивера принимаем равной емкости линейного ресивера. Выбираем ресивер марки 2,5 РД. Таблица 8. 3 Техническая характеристика ресиверов 8.4 Расчет и подбор магистрального маслоотделителя.
Подбираем по диаметру нагнетательного магистрального трубопровода: DY
=32 мм Выбираем маслоотделитель марки 50 МА. Таблица 8. 4 Техническая характеристика маслоотделителя. 8.5 Расчет и подбор отделителя жидкости
Отделитель жидкости выбираем по диаметру магистрального всасывающего трубопровода Dy=80 Выбираем отделитель жидкости марки 100 ОЖГ Диаметр
Корпуса
D
*
S
, мм
8.6 Расчет и подбор маслособирателя.
Принимаем маслособиратель марки 60 МЗС. Таблица 8.6 Техническая характеристика. 8.7 Расчет и подбор испарителя
Площадь теплопередающей поверхности определяем по формуле: Fи
= где Q0
– холодопроизводительность холодильной машины, кВт. Fи
= Подбираем испаритель марки ИТГ-200. Техническая характеристика приведена в таблице 8. 7 Таблица 8. 7 Техническая характеристика испарителя 8.8 Расчет и подбор насосов насосов для хладоносителя
Объемный расход циркулирующего хладоносителя находим по формуле: Vхл.
= где схл.
– теплоемкость хладоносителя, кДж/кг; ρхл.
– плотность хладоносителя, кг/м3
; tхл1
и tхл2
– соответственно температура хладоносителя входящего и выходящего из испарителя, ºC. Vхл. Подбираем насос марки ЦГ – 6,3/32 в количестве одного штуки. Таблица 8. 8 Техническая характеристика насоса 9. Расчет оборотного водоснабжения
9.1 Расчет и подбор градирни
Площадь поперечного сечения градирни определяем по формуле: F0
= где Qk
– тепловой поток в конденсаторе, кВт; qf
– условная плотность теплового потока; для вентиляторной градирни qf
=47–57 Вт/м2
. [1.с. 145 табл. 27] F0
= Выбираем градирню марки ГПВ-320 в количестве трех штук. Таблица 9. 1 – Техническая характеристика градирни 9.2 Расчет подбор насосов для воды
Подбор насосов производится по объемному расходу охлаждающей воды на конденсатор, который определяется по формуле: Vв
= где Qk
– тепловой поток в конденсаторе, Вт; сw
– теплоемкость воды, кДж/(кг*К); [1.с. 139] ρw
– плотность воды, кг/м3
; tw
1
– температура воды, поступающей на конденсатор, ºC; tw
2
– температура воды, выходящей из конденсатора, ºC. Vв
= Подбираем насосы марки 4к-90/20 в количестве двух штук. Таблица 9. 2 Техническая характеристика насоса Список используемых источников
1. Лашутина Н.Г., Суедов В.П., Полужкин В.П.: «Холодильно-компрессорные машины и установки», Колос. 1994 г. 423 с. 2. Янвель Б.К. «Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок» – М.: ВО «Агропромиздат». 1989 г. 218 с.
|