Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
Холодильная установка представляет собой совокупность машин, аппаратов, приборов и сооружений, предназначенных для производства и применения искусственного холода.
Искусственный холод можно получить используя физические процессы, которые сопровождаются поглощением теплоты. К числу основных таких процессов относятся фазовый переход вещества, сопровождаются поглощением теплоты извне: плавление, кипение (испарение), сублимация и др.
Получение искусственного холода в результате использования процесса кипения нашло наиболее широкое применение в холодильных установках. Температура кипения вещества зависит от давления: с уменьшением давления температура кипения понижается, и наоборот. Следовательно, с помощью одного вещества можно получить интервал низких температур, а выбирая вещества с нужными свойствами – любую из низких температур.
Исходя из выше изложенного, холодильные установки находят все более широкое применение во многих отраслях промышленности. В пищевой промышленности искусственное охлаждение обеспечивает длительное сохранение высокого качества скоропортящихся продуктов; и именно из-за недостаточного еще использования холода в мире теряется до 40% производственных пищевых продуктов, поэтому в основе применения холода на пищевых предприятиях лежит тот факт, что биологические и другие процессы протекают при низких температурах, существенно отличаясь от того, как они осуществляются при обычных условиях. Большинство этих процессов при низких температурах замедляется, а некоторые из них (например, жизнедеятельность отдельных видов бактерий) прекращаются.
Распределительные холодильники обеспечивают планомерное снабжение розничной торговой сети и предприятий общественного питания скоропортящимися продуктами, централизованную доставку их в магазины и столовые обслуживаемого района, формирование торгового ассортимента, выполняют все возможные товароведческие операции и т.д.
В России создана и действует непрерывная холодильная цепь, позволяющая сохранить качество и массу продовольственных продуктов на всех этапах товародвижения от производства до потребления. Внедрение искусственного холода, совершенствование технических средств и методов холодильной обработки и хранения продуктов способствует снижению потерь и сохранению их биологической ценности.
В последние годы холодильные сооружения размещают часто в промышленных узлах. В их состав включают предприятия различных отраслей промышленности независимо от их ведомственной подчиненности с общими объектами вспомогательных производств, хозяйств и инженерными коммуникациями. Создание промышленных узлов способствует наиболее эффективному использованию капитальных вложений, так как позволяет значительно сократить затраты на инженерные сооружения и коммуникации. При размещении холодильных сооружений в промышленных узлах объем технических изысканий сокращается. Проектирование предприятий может осуществляться:
- для крупных и сложных предприятий в две стадии: технический проект и рабочие чертежи;
- при использовании типовых и повторно применяемых проектов – в одну стадию;
- технорабочий проект (технический проект, совмещенный с рабочими чертежами).
Решение о разработке проектов в одну или две стадии принимает соответствующее министерство и указывается в задании на проектирование предприятия.
При разработке проектов должны быть обеспечены передовой технический уровень и высокая эффективность проектируемых предприятий с тем, чтобы строящиеся и реконструируемые предприятия по времени ввода их в действие были технически передовыми и имели высокие показатели по производительности труда и качеству продукции, а по условиям труда отвечали высоким требованиям.
В задачу проектирования входит создание такой технической документации, которая позволит воспроизвести в натуре предприятие, полностью отвечающее требованиям и условиям, поставленным перед этим предприятием.
Проектирование промышленного предприятия должно осуществляться на основе технико-экономического обоснования (ТЭО), подтверждающего экономическую целесообразность и хозяйственную необходимость проектирования и строительства этого предприятия.
В данном проекте применены эффективные технологические процессы: высокопроизводительное оборудование, обеспечивающее наивысшую производительность труда и высокое качество продукции; определена сметная стоимость оборудования и строительных работ; обеспечена надежность и безопасность спроектированных конструкций, сооружений и безопасность условий труда.
Основным назначением холодильного предприятия в пищевой промышленности является создание условий, обеспечивающих сохранность и высокое качество скоропортящейся пищевой продукции животного и растительного происхождения. Эта задача может быть успешно решена созданием непрерывной холодильной цепи. Создание непрерывной холодильной цепи связано с использованием разнообразных холодильных предприятий и организацией связи между ними.
Создание непрерывной холодильной цепи связано с использованием разнообразных холодильных предприятий — холодильников — и организацией связи между ними .
Холодильник — это промышленное предприятие, предназначенное для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов. Холодильники имеют характерные особенности. В них обрабатываются и хранятся продукты, требующие для своего сохранения поддержания заданных температур ниже температуры окружающей среды и определенной относительной влажности, а в некоторых случаях — заданной подвижности воздуха и определенного воздухообмена или даже определенного состава газовой среды (например, при хранении фруктов в среде с повышенным содержанием диоксида углерода или другого газа).
Теплота и влага наружного воздуха стремятся проникнуть в холодильник, что требует создания специальных ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещений и разработки методов устранения вредных последствий этого явления.
Большой объем перемещаемых грузов, и необходимость быстрой их разгрузки требуют широкого применения транспортных средств.
К холодильникам предъявляются высокие санитарные требования.
Холодильники можно классифицировать по назначению. Каждый тип холодильника имеет свои особенности, которые приходится учитывать при проектировании и эксплуатации. Эта классификация наиболее полно отражает особенности работы холодильников и их оборудования. Различают следующие типы холодильников: производственные, базисные, распределительные, портовые, торговые, транспортные и бытовые.
Производственные холодильники предназначены для первичной холодильной обработки [охлаждения и (или) замораживания] пищевых продуктов. Эти холодильники размещаются в районах производства или заготовки продуктов .
Распределительные холодильники строят в городах и промышленных центрах и служат для круглогодового снабжения населения скоропортящимися продуктами. На распределительные холодильники грузы поступают с производственных холодильников. Грузы, отеплившиеся в пути, доохлаждаются и домораживаются в камерах распределительных холодильников.
В Астрахани находится крупнейший транспортный узел, политический, экономический, культурный и научный центр страны. Астрахань — крупный индустриальный центр России. Город Астрахань имеет крупную сеть автомобильных и железно-дорожных путей. В Астрахани агропромышленный комплекс обеспечивает страну продовольствием. Астрахань и ее область является лидером по объемам производства сахарной свеклы, зерна, ягод, плодов.
В городе Астрахани среднегодовая температура составляет t=10,80С. Расчетная летняя температура t=34 0С, относительная летняя влажность воздуха φ=46%.
1 Технологический процесс холодильной обработки продуктов
Для большинства охлаждённых продуктов наиболее благоприятная температура хранения на 1 – 2 °С выше точки их замерзания и, следовательно, должна поддерживаться в пределах между – 1 и +1°С. Относительную влажность воздуха поддерживают при этом в пределах 80 – 90%. Некоторые продукты, например морковь, иногда хранят при температуре 0°С и соответственно более высокой относительной влажности воздуха. Чем ниже температура хранения, тем более высокой может быть допущена относительная влажность воздуха.
Температурный режим в камерах хранения охлаждённых продуктов принимают обычно в зависимости от планируемого срока хранения и вида продукта. Относительную влажность воздуха в камерах рекомендуется поддерживать близкой к 100%. Практически она составляет 96 – 98%.
Распределительный холодильник в городе Астрахани вместимостью 4700 т. будет содержать следующие камеры хранения:
- камера хранения свинины ; tв=-20ºС, φ=95%
- камера хранения яиц; tв=-2ºС, φ=80%
- камера хранения капусты; tв=0ºС, φ=95%
- камера хранения рыбы солёной; tв=0ºС, φ=90%
На распределительный холодильник грузы поступают с производственных холодильников, или закупаются у местного населения. Грузы, оттаившиеся в пути, и закупаемые у населения доохлаждаются и домораживаются в камерах распределительных холодильников.
Кроме камер хранения предусмотрены камеры холодильной обработки:
- накопительная с tв=0ºС, φ=90%
- замораживания с tв=-30ºС, φ=98%
- разгрузочная с tв=-20ºС, φ=90%
В камеру хранения cвинина поступает с t1= -20ºС, и выпускается с
t2=-20 ºС.
В камеру хранения яйца поступают с t1= 12ºС, и выпускается с
t2=4 ºС.
В камеру хранения капуста поступает с t1= 12ºС, и выпускается с
t2=4 ºС.
В камеру хранения рыба солёная поступает с t1= 12ºС, и выпускается с t2=4 ºС.
В накопительную камеру поступает груз с t1 = 12 0С и выходит с
t2 = 4 0С.
В камеру замораживания поступает груз с t1 = 4 0С и выходит с
t2 = -20 0С.
В разгрузочную камеру поступает груз с t1 = -20 0С и выходит с
t2 = -20 0C
2 Расчет строительных площадей. Планировка
2.1 Расчет условной емкости камер
Еу= ,
Е – вместимость всего распределительного холодильника, т;
х – процентное соотношение продуктов в камерах, %, х1…х4 – по заданию.
2.2 Расчет действительной емкости камер
Действительную емкость камер Ед, т, вычисляют по формуле
Ед = ,
Еу - условная емкость камеры, т;
а – коэффициент пересчета, а1…а4 [6, с.16 таблица2.3]
2.3 Расчет грузового объема камер хранения
Грузовой объем камер Vгр., м3, вычисляют по формуле
Vгр.= ,
Ед - действительная емкость камеры, т;
qv – условная загрузка, т/м3, [6, с.16 таблица2.3]
2.4 Расчет грузовой площади камер хранения
Грузовую площадь камер Fгр, м3, вычисляют по формуле
Fгр.= ,
Vгр - грузовой объем камеры хранения, м3;
hгр – высота груза, м, [1, с.161,164 таблица V-2,V-3]
2.5 Расчет строительной площади камер хранения
Fстр.= ,
Fгр – грузовая площадь камеры хранения, м2;
β – коэффициент использования строительной площади камеры хранения, [6, с.25].
2.6 Расчет числа строительных прямоугольников
n = ,
Fстр – строительная площадь камеры хранения, м2, таблица 1;
ƒ – строительная площадь одного прямоугольника (определяется выбранной сеткой колонн), м2, [7, c.24,25]
2.7 Расчет площади дополнительных помещений
2.7.1 Расчет площади вспомогательного помещения
Площадь вспомогательных помещений вычисляют по формуле:
Fвсп.=
где - сумма строительных площадей камер хранения и камер термообработки грузов.
Fвсп.=
n = ,
Fвсп. – строительная площадь вспомогательной камеры, м2, таблица 1;
ƒ – строительная площадь одного прямоугольника (определяется выбранной сеткой колонн), м2, [7, c.24,25]
n =
Принимаем n=6;
2.7.2 Расчет площади служебного помещения
Площадь служебного помещения вычисляют по формуле:
Fслуж.=,
где
Fслуж.=
n = ,
Fслуж. – строительная площадь служебного помещения, м2;
ƒ – строительная площадь одного прямоугольника (определяется выбранной сеткой колонн), м2, [7, c.24,25]
n =
Принимаем n=13;
2.7.3 Расчёт площади машинного помещения
Площадь машинного помещения вычисляют по формуле
Fмаш.=
где
Fмаш.=
n = ,
Fмаш. – строительная площадь машинного отделения, м2;
ƒ – строительная площадь одного прямоугольника (определяется выбранной сеткой колонн), м2, [7, c.24,25]
n =
Принимаем n=2;
2.8 Расчёт фактической ёмкости камер хранения
Фактическую ёмкость камер хранения Еф, т, вычисляют по формуле
,
где nд – принятое число строительных прямоугольников.
Ед – действительная ёмкость камеры, т.
n – число строительных прямоугольников, шт.;
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 2.
2.9 Расчет камер холодильной обработки
2.9.1 Расчет ёмкости камеры замораживания
Ёмкость камер замораживания МХ, т/сут, вычисляют по формуле
,
где u – кратность грузооборота данного распределительного холодильника [6, с.70];
δ – коэффициент неравномерности поступления груза в камеры [6, с.70];
φ – доля продуктов, поступающих непосредственно в камеры хранения [6, с.70];
Е – ёмкость камер хранения замороженных продуктов, т.
2.9.2 Расчет площади камеры замораживания
Площадь камеры замораживания F, м2, вычисляют по формуле
,
где Мх – суточная производительность камер, т/сут;
τ – продолжительность цикла холодильной обработки, ч;
qF – норма загрузки на 1 м2 строительной площади камер, т/м2, [7,с.39].
2.9.3 Расчет числа строительных прямоугольников камеры замораживания
n = ,
F – строительная площадь камеры хранения, м2;
ƒ – строительная площадь одного прямоугольника (определяется выбранной сеткой колонн), м2, [7, с.40].
n =
Принимаем n=1;
2.9.4 Расчет накопительной и разгрузочной камеры
Принимаем накопительную камеру два строительных прямоугольника и разгрузочную камеру один строительный прямоугольник.
2.9.5 Расчет фактической ёмкости камер холодильной обработки
Фактическую ёмкость камеры замораживания Еф, т/сут, вычисляют по формуле
,
где nд – принятое число строительных прямоугольников
n – число строительных прямоугольников;
Мх – суточная производительность камер, т/сут;
Фактическая емкость накопительной камеры будет равна фактической емкости камеры замораживания, а фактическая емкость разгрузочной камеры половине фактической емкости камеры замораживания.
2.10 Расчет автомобильной и железнодорожной платформы
Длина платформ вычисляется расчетом по количеству груза, поступающего на холодильник и выдаваемого с холодильника за сутки. Для распределительных холодильников суточное поступле ние груза определяется по таблице грузооборота в зависимости от максимального месячного поступления
Мпост = ,
Мвып = ,
где Мmax мес—максимальное месячное поступление груза на холо дильник, т
30 и 26—число дней в месяце, когда холодильник при нимает и выдает груз (в праздничные дни выдачи нет);
Мпост – суточное поступление груза на холодильник, т/сут;
Мвып – суточный выпуск груза из холодильника, т/сут.
В зависимости от назначения и местонахождения холодильника Мпост и Мвып разбивают по видам транспорта (железнодорожный, автомобильный, водный). Поступает в сутки железно дорожным транспортом 70%, авторефрижераторным— 30%; вы пуск в сутки железнодорожным транспортом 20%, авторефрижера торным—80%.
Мж/д = 0,7Мпост + 0,2Мвып ,
Авторефрижераторным, Мавто, т/сут.
Мавто = 0,3Мпост +0,8Мвып ,
2.10.1 Расчет железнодорожной платформы
Число железнодо рожных вагонов в сутки, подаваемое к платформе холодильника, n, шт., вычисляют по формуле
,
где mваг—грузоподъемность одного железнодорожного вагона, т (для цельнометаллического четырехосного вагона mваг =25 т), [5, с.191];
где k — коэффициент, учитывающий неравномерность по дачи вагонов к платформе холодильника,[5, с.191];
П — число подач вагонов к платформе холодильника в сутки, [5,с.191].
Необходимая длина, Lж/д, м, платформы вычисляют по формуле
Lж/д = n1L
где L—длина железнодорожного вагона, м (длина цельнометалли ческого четырехосного вагона равна 25 м), [5, с.191].
2.10.2 Расчет автомобильной платформы
Число машин, подаваемых за сутки к платформе холодильника, nавто, шт, вычисляют по формуле
,
где mавто — грузоподъемность одной машины т, [5, с.191];
ηисп авто — коэффициент использования грузоподъемности авто машины,
[5, с.191].
Длина авторефрижераторной платформы, Lавто, м, вычисляют по формуле
,
где bавто — ширина кузова машины с учетом расстояния меж ду машинами, м, [5, с.191]
ψ — доля автомашин, подаваемых в днев ную смену, от общего числа машин, подаваемых за сутки
τ — время выгрузки или загрузки одной машины, ч, [5, с.191];
kавто — коэффициент неравномерности поступления автомашин,[5, с.191].
Исходные данные и результаты сносим в таблицу 2
2.9.3 Построение планировки холодильника
Планировка строится с учётом требований, предъявляемых к ней.
Камера 1- хранения капусты; tв=0˚C; φ=95%
Камера 2- хранения капусты; tв=0˚C; φ=95%
Камера 3- хранения яиц; tв=-2˚C; φ=80%
Камера 4- хранения яиц; tв=-2˚C; φ=80%
Камера 5- камера разгрузочная; tв=-20˚C; φ=90%
Камера 6- камера замораживания; tв=-30˚C; φ=90%
Камера 7- камера накопительная; tв=0˚C; φ=90%
Камера 8-хранения свинины; tв=-20˚C; φ=95%
Камера 9-хранения свинины; tв=-20˚C; φ=95%
Камера 10-хранения рыбы солёной; tв=0˚C; φ=90%
Рисунок 1 – Планировка холодильника
3 Расчёт изоляционных конструкций
3.1 Изоляционные конструкции холодильника,
Рисунок 2 – Наружная стена камеры
Рисунок 3 – Внутренняя стена камеры
Рисунок 4 – Перегородка холодильника
Рисунок 5 – Пол камеры на t=-20ºC
Рисунок 6 – Покрытие холодильника
3.2 Толщина теплоизоляционного слоя
Необходимую толщину теплоизоляционного слоя δизтр, вычисляют по формуле
δизтр
где λиз – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/м к, [7, с209 приложение 3];
λi – коэффициент теплопроводности строительных материалов, составляющих конструкцию ограждений, Вт/мК,[7, с.51 таблицы 8.5];
k0тр – требуемый коэффициент теплопередачи ограждения, принимаемый в зависимости от характера ограждения и температур по обе стороны от него, Вт/м2К, [7, с.48–49 таблиц 8.2 – 8.4];
αн ,αв – коэффициент теплопередачи с наружной и внутренней стороны ограждения соответственно, Вт/м2К,[ 7, с.47 таблицы 8.1];
δi – толщина отдельных слоев конструкции ограждения, м, принимаем из [7, с.51 таблицы 8.5].
3.3 Действительный коэффициент теплопередачи
После расчета толщины изоляционного слоя, в случае использования плитных материалов, может оказаться, что расчетная величина не соответствует стандартной толщине выпускаемых плит. В таком случае необходимо принять толщину изоляционного слоя кратной стандартной толщине плит. Округление толщины изоляционного слоя производится, как правило, в сторону увеличения, с тем чтобы действительное значение коэффициента теплопередачи было не больше требуемого по таблице (в противном случае потребуется проверка на выпадение влаги).
Если принятая толщина теплоизоляции отличается от расчетной более чем на 10%, то следует вычислить действительное значение коэффициента теплопередачи k0д, по формуле
где δиз.д - принятая толщина теплоизоляционного слоя, м.
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 3.
4 Тепловой расчет холодильника
4.1 Теплопритоки через ограждающие конструкции
Теплопритоки через ограждающие конструкции Q1, вычисляют как сумму теплопритоков (через стены, перегородки, перекрытия или покры тия, через полы, заглубленные стены подвальных помещений), вызван ных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения Q1т, а также теплопритоков в результате воздействия солнечной радиации Q1с через покрытия и наружные стены.
Q1 = Q1т + Q1с
Где Q1т – теплоприток за счет разности температур, Вт;
Q1с – теплоприток за счет солнечной радиации, Вт.
4.1.1 Теплоприток за счет разности температур
Теплопритоки через стены, перегородки, перекрытия или покрытия Q1т, Вт, вычисляют по формуле
Q1т =kдF∆t,
где kд — действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определяемый при расчете толщины изоляционного слоя, Вт/м2 К, таблица 2;
F - расчетная площадь поверхностей ограждения, м2, таблица 4;
∆t — расчетная разность температур (разность наружной и внутренней температуры), °С.
Теплоприток через пол , Q1т, Вт, расположенный на грунте и имеющий обогревательные устройства, вычисляют по формуле
Q1т = kдF∆t,
где kд — коэффициент теплопередачи конструкции пола, Вт/м2К, таблица 2;
∆t — средняя температура грунта при наличии устройства для обогрева [7, c.56];
Результаты расчётов заносим в таблицу 4.
4.1.2 Теплоприток за счет солнечной радиации
Теплоприток за счет солнечной радиации Q1с, Вт, вычисляют по формуле
Q1с = кд F∆tc ,
где F – площадь поверхности ограждения, облучаемая солнцем, м2;
∆tc – избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, 0С, [7, c. 57].
Исходные данные и результаты заносим в таблицу 4.
4.2 Теплопритоки от грузов при холодильной обработке
При холодильной обработке продуктов каждый килограмм продукта выделяет теплоту в количестве q = ∆i,кДж/кг. Кроме того, необходимо добавить теплоту, вы деляющуюся при охлаждении тары.
4.2.1 Теплоприток от грузов
Теплоприток Q2пр, Вт, в камерах хранения вычисляют по формуле
Q2пр. ,
где Мпр — суточное поступление продуктов, т/сут;
∆i — разность удельных энтальпий продуктов, соответствующих начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг,
[7, c. 217 приложение 10];
103 – переводной коэффициент из тонн в килограммы;
3600 – переводной коэффициент из часов в секунды;
24 – продолжительность холодильной обработки, ч.
При расчёте теплопритока от продуктов в камерах охлаждения и замораживания необходимо увеличить теплоприток в 1,3 раза.
Q2пр,
где – Мпр – суточ ное поступление продукта в камеру, т/сут;
Ст —удельная теплоемкость продукта, кДж/(кгК),
∆t – принимаются равными начальной и конечной температурам продукта,0С.
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 5.
4.2.2 Теплоприток от тары
Теплоприток от тары Q2т, Вт, вычисляют по формуле
Q2т ,
где Мт — суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, т/сут;
Ст —удельная теплоемкость тары, Дж/(кгК),[7, с.59];
∆t – разность между начальной и конечной температурой тары (принимаются равными начальной и конечной температурам продукта), 0С.
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 5.
4.3 Теплоприток от наружного воздуха
Теплоприток от наружного воздуха Q3, Вт, рассчитывают по формуле
Q3=Мвз(iн- iв),
где Мвз – массовый расход вентиляционного воздуха, кг/с;
iн, iв – удельные энтальпии наружного воздуха и воздуха в камере соответственно [7, с.214 приложение 6].
Массовый расход вентиляционного воздуха Мв, кг/с, рассчитывается по формуле
Мвз,
где Vк – объем вентилируемого помещения, м3;
а – кратность воздухообмена [7, с.60];
ρв – плотность воздуха при температуре и относительной влажности воздуха в камере, кг/м3, [7, с.60].
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 6.
4.4 Эксплуатационные теплопритоки
Эти теплопритоки возникают вследствие освещения камер, пребывания в них людей, работы электродвигателей и открывания дверей. Теплопритоки определяют от каждого источника тепловыделений отдельно.
4.4.1 Теплоприток от освещения
Теплоприток от освещения q1, Вт, рассчитывают по формуле
q1 = АF,
где А — теплота, выделяемая источниками освещения в единицу времени на 1 м2 площади пола, Вт/м2 ,[7, c. 60 ];
F — площадь камеры, м2, таблица 4.
4.4.2 Теплоприток от пребывания людей
Теплоприток от пребывания людей q2, Вт, вычисляют по формуле
q2 = 0,35n,
где 0,35 — тепловыделение одного человека при тяжелой физической работе, кВт, [ 7, c. 60];
n— число людей, работающих в данном помещении,[7, c. 60].
4.4.3 Теплоприток от работающих электродвигателей
Теплоприток от работающих электродвигате лей q3, Вт, при расположении электродвигателей в охлаждаемом помещении вычисляют по формуле
q3 = Nэ.,
где Nэ. — суммарная мощность электродвигателей, Вт,[7, с.60].
4.4.4 Теплоприток при открывании дверей
Теплоприток при открывании дверей q4, Вт, вычисляют по формуле
q4 = КF,
где К— удельный приток теплоты от открывания дверей, Вт/м2 ,
[7, c. 61];
F— площадь камеры. м2, таблица 4.
Эксплуатационные теплопритоки вычисляют, как сумма теплопритоков, Вт, отдельных видов
Q4 = q1 + q2 + q3 + q4,
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 7.
4.5 Теплоприток от фруктов и овощей при «дыхании»
Теплоприток от фруктов и овощей при «дыхании» Q5, Вт, вычисляют по формуле
Q5=Вк(0,1qп+0,9qхр),
где Вк – вместимость камеры, т;
qп, qхр – тепловыделения плодов при температурах поступления и хранения, Вт/т, [7, с.216 приложение 8].
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 8.
4.6 Определение нагрузки на компрессора и оборудование
Нагрузку на компрессор и камерное оборудование от всех типов теплопритоков в камеру берется согласно «Нормам технологического проектирования холодильника» [7, c. 61];
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 9.
4.7 Холодопроизводительность компрессоров
Холодопроизводительность компрессора Q0, Вт, (на каждую температуру кипения) определяют по формуле
Q0 = k∑Qкм.,
где k – коэффициент учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах, [7, c. 62];
∑Qкм – суммарная нагрузка на компрессоры для данной температуры кипения, Вт, таблица 9.
Определяем нагрузку на компрессор.
Результаты сводим в таблицу 10.
Таблица 10– Холодопроизводительность компрессора
|
Номер камеры |
t0, С |
Qкм, Вт |
Σ Qкм, Вт |
К |
Q0, Вт |
|
5 |
-30 |
6686 |
39164 |
1,07 |
41905,48 |
|
8 |
16017 |
||||
|
9 |
16281 |
||||
|
1 |
-10 |
72988 |
247546 |
1,05 |
259923,3 |
|
2 |
71237 |
||||
|
3 |
29347 |
||||
|
4 |
30436 |
||||
|
7 |
11563 |
||||
|
10 |
31975 |
||||
|
6 |
-40 |
70928 |
70928 |
1,1 |
76080 |
5 Выбор системы охлаждения и схемы холодильной установки
Выбор заданного температурного режима в камерах холодильника достигается совокупной работой холодильной машиной и приборов охлаждения, установленных в охлаждаемых помещениях.
На данном холодильнике применяем непосредственную аммиачную систему охлаждения.
Во всех камерах хранения охлаждённых грузов и камеры замораживания применяется система воздушного охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха. Достоинство её – более равномерное распределение температуры и влажности по объему камеры; большая скорость движения воздуха, значительно интенсифицирует процесс термообработки.
К недостаткам воздушного охлаждения относятся: расход электроэнергии на работу вентиляторов; потребность в увеличении холодопроизводительности компрессора, вызванной наличием теплопритоков от работы вентиляторов; дополнительные первоначальные затраты на воздухоохладители; значительная усушка груза при долгосрочном хранении.
В остальных камерах применяется система воздушного охлаждения с естественной циркуляцией воздуха.
На данном холодильнике применяем насосно-циркуляционную компаудную схему непосредственного охлаждения с нижней подачей холодильного объекта в приборы охлаждения на три температуры кипения (-10;-30;-40)°С. Это обусловлено тем, что в насосных схемах имеют место более простое распределение жидкости между приборами охлаждения, бесперебойная подача жидкости в приборы охлаждения, меньшая загрязнённость теплопередающей поверхности приборов охлаждения уносимым в систему маслом, возможность более полной автоматизации холодильной установки. [6, с.82].
6.1 Выбор расчетного режима
Расчетный рабочий режим холодильной установки характеризуется температурами кипения tо, конденсации tk, всасывания tвс. Значения этих параметров выбирают в зависимости от назначения холодильной установки и расчетных наружных условий.
Температуру кипения в установках с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воз духа в камере.
При проектировании холодильных установок с непосредственным охлаждением аммиачными холодильными машинами температуру кипения аммиака принимают на 5 — 10°С ниже температуры воздуха в камере
Температура кипения
t0 = tв -(5÷100С),
Температура всасывания
tвс= t0 + (5÷100С),
Температуру конденсации в аммиачных холодильных установках с испарительными конденсаторами принимают в зависимости от температуры наружного воздуха по смоченному термометру и плотности теплового потока qF.
Параметры наружного воздуха для города Астрахань: tн=340С; φн=46%; tср.год.=10,8 0С. По i-d диаграмме влажного воздуха в зависимости от tн и φн для данного города определяем tм.т.=28 0С. Затем по графику 11.1 [7, с.72] находим tк=390С.
6.2 Цикл компаундной холодильной установки
Рисунок 7 – Построение цикла компаундной холодильной установки
После выбора рабочего режима определяют параметры хладагента.
Исходные данные и результаты сводим в таблицу 11.
6.3 Расчет и подбор холодильной машины
Технология расчета взята из [7, с.72]
6.3.1 Массовый расход пара
Массовый расход циркулирующего хладагента, требуемый для отвода теплопритоков М, м³/с, вычисляют по формуле
M -40 = ;
M -30 =;
M-10 =;
где Q0т -40, Q0т -30, Q0т -10 — требуемая холодопроизводительность компрессора, кВт, таблица 7.
i10”,i9,i5”,i8,i1”,i4 - энтальпии соответствующих точек цикла, кДж/кг, таблица 11.
6.3.2 Требуемый суммарный массовый расход
Требуемый суммарный массовый расход хладагента М1, кг/с, рассчитывают по формуле
M (км1) ;
где i11; i7''; i1”; i4; i6 - энтальпии соответствующих точек цикла, кДж/кг, таблица 11.
6.3.3 Определение требуемой объемной производительности компрессора
Требуемую объемную производительность компрессораVт, м3/с, вычисляют по формуле
VТ (-40) ;
VТ (-30) ;
VТ (-10) ;
где υ10, υ5, υ1 – удельный объем всасываемого пара, таблица 11.
λ -40, λ -30, λ -7 – коэффициент подачи компрессора, находится в зависимости от отношения рк/ро [7, с.72 рис.11.1 ].
6.3.4 Действительный массовый расход
Действительный массовый расход Мкм, кг/с, вычисляют по формуле
Мкм -40 =;
Мкм -30 =
Мкм -10 =
где υ10, υ5, υ1 – удельный объем всасываемого пара, таблицы 11;
λ -40, λ -30, λ -10 – коэффициент подачи компрессора, находится в зависимости от отношения рк/ро [7, с.72 рис.11.1].
6.3.5 Суммарная теоретическая мощность
Суммарную теоретическую мощность Nт, Вт, вычисляют по формуле
NТ-40 = М –40 (i11 – i10);
NТ -30 = М –30(i6 – i5);
NТ -10 = М –10 (i2 – i 1);
где i11, i10, i6, i5, i2, i1 - энтальпии соответствующих точек цикла, Дж/кг, таблицы 11.
6.3.6 Индикаторная мощность
Индикаторную мощность Ni , Вт , вычисляют по формуле
Ni-40 =,
Ni-30 =,
Ni-10 =,
где ηi – индикаторный КПД, [7, с.74 ].
6.3.7 Эффективная мощность
Эффективную мощность Ne , Вт, вычисляют по формуле
Ne -40 =;
Ne -30 =;
Ne -10 =;
где ηмех – механический КПД, учитывающий потери на трение, [7, с.74]
6.3.8 Тепловой поток в конденсатор
Тепловую нагрузку (тепловой поток) на конденсатор Qк, Вт, вычисляют по формуле
Qк.д = Q0Т(-10)+Q0Т(-30)+ Q0Т(-40)+Ni-40+ Ni-30+ Ni-10;
Q0= ;
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 12.
|
№ Точки |
t, °С |
s, Дж/кг |
i, кДж/кг×К |
Р, МПа |
υ, м³/кг |
Х |
|
1’’ |
-10 |
8,9 |
1670 |
0,3 |
0,42 |
1 |
|
1 |
-5 |
9,15 |
1730 |
0,3 |
0,44 |
п.п. |
|
2 |
132 |
9,15 |
1990 |
1,5 |
0,13 |
п.п. |
|
2’’ |
39 |
8,35 |
1700 |
1,5 |
0,085 |
1 |
|
3’ |
39 |
4,8 |
610 |
1,5 |
0,00172 |
п.-ж. |
|
4 |
-10 |
4,9 |
610 |
0,3 |
0,7 |
н.п |
|
5 |
-25 |
9,4 |
1680 |
0,13 |
0,95 |
п.п. |
|
5’’ |
-30 |
9,2 |
1635 |
0,13 |
0,92 |
1 |
|
6 |
-10 |
9,4 |
1790 |
0,3 |
0,53 |
п.п. |
|
7’ |
-10 |
4,1 |
400 |
0,33 |
0,09 |
п.-ж. |
|
8 |
-30 |
4,2 |
400 |
0,13 |
0,08 |
0,08 |
|
9 |
-40 |
4,18 |
400 |
0,07 |
0,19 |
0,12 |
|
10 |
-35 |
9,5 |
1660 |
0,07 |
1,6 |
п.п. |
|
10’’ |
-40 |
9,45 |
1620 |
0,07 |
1,45 |
1 |
|
11 |
55 |
9,5 |
1870 |
0,3 |
0,58 |
п.п. |
Таблица 12-Тепловой расчет компрессоров
|
t0,°C |
-10°C |
-30°C |
-40°C |
|
Q0, Вт |
259923,3 |
41905,48 |
76080 |
|
Мт, кг/с |
0,24 |
0,033 |
0,06 |
|
M (км1) |
0,3658 |
- |
- |
|
Vт, кг/с |
0,189 |
0,036 |
0,117 |
|
λ |
0,85 |
0,86 |
0,82 |
|
Vкм, м³/с |
0,236 |
0,0512 |
0,165 |
|
Мкм, кг/с |
0,455 |
0,0418 |
0,084 |
|
Q0 км, Вт |
494918 |
||
|
Марка агрегата |
А 350-7-0 А 350-7-0-резерв |
П25-7-2 П50-7-2 |
А280-7-1 |
|
NT, Вт |
118300 |
4598 |
17640 |
|
Ni, Вт |
157730 |
6130 |
23520 |
|
Ne, Вт |
175255 |
6811 |
26133 |
|
Nэ, Вт |
194730 |
7560 |
29037 |
|
Qкд, Вт |
565288 |
||
|
Qк, Вт |
504804 |
Камера |
Qоб, Вт |
∆t, 0С |
k, Вт/(м2К) |
F, м2 |
f, м2 |
n |
Приборы охлаждения |
Vвз,, м3/ч |
|
1 |
84710 |
10 |
16,3 |
519,619 |
550 |
2 |
ВОП-250 ВОП-50 |
13,03 |
|
1 |
||||||||
|
2 |
83044 |
10 |
16,3 |
509,472 |
550 |
2 |
ВОП-250 ВОП-50 |
12,776 |
|
1 |
||||||||
|
3 |
43033 |
10 |
16,3 |
330,007 |
350 |
1 |
ВОП-250 ВОП-100 |
8,012 |
|
1 |
||||||||
|
4 |
44134 |
10 |
16,3 |
338,45 |
350 |
1 |
ВОП-250 ВОП-100 |
8,217 |
|
1 |
||||||||
|
6 |
76080 |
10 |
12 |
634 |
650 |
2 |
ВОП-250 ВОП-150 |
22 |
|
1 |
||||||||
|
10 |
46095 |
10 |
16,3 |
353,48 |
375 |
1 |
ВОП-250 ВОП-75 ВОП-50 |
7,09 |
|
1 |
||||||||
|
1 |
7 Расчет и подбор основного оборудования
7.1 Расчет и подбор конденсатора
Площадь теплопередающей поверхности конденсатора F, м2, вычисляют по формуле
F =,
Так как мы производим расчет испарительного конденсатора, то расчетная нагрузка на основную секцию вычисляют по формуле
Qк = 0,9Qкд
где Qкд – действительная тепловая нагрузка на конденсатор, Вт, таблица 12;
qF– плотность теплового потока, Вт/м2, [7, c.87 таблица 11.5].
F=
Подбираем испарительные конденсаторы: ТКА-225. с суммарной теплопередающей поверхностью 225 м2 : [7, с.127 таблица14,4].
7.2 Расчет и подбор воздухоохладителей
Площадь теплопередающей поверхности является основным параметром при расчете и подборе воздухоохладителей.
Площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя F, м2, вычисляют по формуле
где k – коэффициента теплопередачи воздухоохладителя, Вт/(м2К) ,[7, c. 92];
Qоб – нагрузка на оборудование (для каждой камеры),Вт, таблица 9;
Δt – разность между температурой кипения и температурой в камере;
По рассчитанной площади теплопередающей поверхности принимаем один или несколько воздухоохладителей, [7, c. 128 таблица 14.7], с площадью f.
Вычисляем объемную подачу установленных вентиляторов по формуле
где Qоб – нагрузка на оборудование (для каждой камеры),Вт, таблица 9;
ρвз – плотность воздуха выходящего из воздухоохладителя, кг/м3, [7, c. 214 приложение 6];
(i1–i2) – разность энтальпий воздуха, входящего в воздухоохладитель и выходящего из него, Дж/кг, [7, c. 214 приложение 6].
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 13.
7.3 Расчет и подбор камерных батарей
Расчет и подбор камерных батарей состоит в определении: площади теплопередающей поверхности, длины батарей, числа батарей, площади теплопередающей поверхности одной батареи.
7.3.1 Площадь теплопередающей поверхности
Площадь теплопередающей поверхности Fб, м2, определяют по формуле
где Qоб – тепловая нагрузка на камерные батареи, кВт, таблица 6;
k – коэффициент теплопередачи, кВт/м2к, [7, с.92 ];
∆t – температурный напор между воздухом в охлаждаемом помещении и кипящим хладагентом, 0 С.
7.3.2 Длина батарей
Длина батарей L, м, вычисляется по формуле
L = СК + nСС + СК ‹ Lк,
где СК – длина одно-коллекторной батареи, м, [7, с.91 таблица 11.8];
СС – длина средней секции батареи, м, [7, с.91 таблица 11.8];
n – число секций;
Lк–длина камеры, вдоль которой располагается батарея, м, таблица 3.
7.3.3 Площадь поверхности одной секции батареи
Площадь поверхности одной секции батареи Fп, м2, определяют по формуле
Fп = 2Fcк + nFсс,
где Fcк - площадь поверхности охлаждения одно-коллекторной секции, м2, [7, с.91 таблица 11.8];
Fсс - площадь поверхности охлаждения одной средней секции, м2, [7, с.91 таблица 11.8].
7.3.4 Число батарей
Число батарей n, вычисляют по формуле
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 14
8 Расчёт и подбор вспомогательного оборудования
8.1 Вместимость испарительной системы
Вместимость испарительной системы складывается из вместимости батарей и вместимости воздухоохладителей, вместимость системы Vи будет равна общей вместимости воздухоохладителей Vв и батарей Vб.
Общая вместимость воздухоохладителей и батарей
Vи =+
где Vв – вместимость каждого воздухоохладителя согласно марки, м3,
Vб–вместимость каждой батареи,м3,
[7, с 128 таблица 14, 7].
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 15.
Общая вместимость батарей Vб, м3, определяют по формуле
Vб =,
где Vб – вместимость батарей каждой камеры, м3.
8.2 Расчет и подбор линейного ресивера
Объем линейного ресивера Vлр, м3, вычисляют по формуле
Vлр = 0,6Vи,
где Vи – вместимость испарительной системы, м3, таблица 15.
Vлр = 0,63,1814 = 1,908
Подбираем линейный ресивер с запасом марки 1,5 РД и 0,75 РД . Вместимостью 2,42м3 [7, с.133 таблица 14.12].
8.3 Расчет и подбор дренажного ресивера
Объем дренажного ресивера Vдр, м3, вычисляют по формуле
Vдр = 1,4Vа,
где Vа – объем самой аммиакоёмкой камеры, м3.
Vдр = 1,40,43 =0,602
Подбираю дренажный ресивер марки 0,75 РД– вместимостью Vдр=0,77 м3
8.4 Расчет и подбор циркуляционного ресивера на соответствующую температуру кипения
Циркуляционные ресиверы подбирают на каждую температуру кипения. Объем циркуляционного ресивера Vцр.г, м3, вычисляют по формуле
Vцр.г =3[Vнаг.тр+0,21(∑Vб+∑Vв.о)+0,3Vвс.тр
где ∑Vб+∑Vв.о – емкость воздухоохладителей и емкость батарей в камерах данной температуры кипения, м3, таблица 13;
Vнаг.тр-вместимость нагнетательного трубопровода, м3
Vвс.тр- вместимость всасывающего трубопровода, м3
Вместимость нагнетательного жидкостного трубопровода от насоса до охлаждающих приборов рассчитывают по формуле
Vж=[Q02/rt02] nv
n-кратность циркуляции.
v-удельный объём в точке на соответствующую температуру кипения(точка на линии кипящей жидкости на соответствующую температуру кипения),м3/кг
rt02-удельная теплота парообразования на соответствующую температуру кипения, кДж/кг
Диаметр нагнетательного жидкостного трубопровода рассчитывают по формуле
dвн=
dвн-внутренний диаметр трубы, м
w-оптимальная скорость движения среды в данной трубе. В данном случае оптимальная скорость движения среды равна [w]=0,5…1,25м/с
Принимаем w=1м/с
Действительную скорость движения среды в нагнетательной трубе рассчитывают по формуле
w=(4Vж)/(πdвн2)
Скорость должна находится в необходимых пределах, т.е. [w]=0,5…0,25м/с
Принимаем длину нагнетательного трубопровода равной L=50м
Объём нагнетательного жидкостного трубопровода рассчитываем по формуле
Vнаг.тр.=[(πdвн2)/4L
Вместимость всасывающего парожидкостного трубопровода от охлаждающих приборов до циркуляционного ресивера при условии, что по трубопроводу движется только пар рассчитывают по формуле
Vп=[Q02/rt02]v
Внутренний диаметр всасывающего трубопровода рассчитывают по формуле
dвн=
w-оптимальная скорость движения среды в данной трубе. В данном случае оптимальная скорость движения среды равна [w]= 10…25м/с
Принимаем w=20м/с
Действительная скорость движения среды во всасывающей трубе рассчитывают по формуле
w=(4Vп)/(πdвн2)
Скорость должна находится в необходимых пределах, т.е. [w]=15…30м/с
Диаметр парожидкостного трубопровода определяют по формуле
dпж=dвн
Действительная скорость движения среды во всасывающей трубе рассчитывают по формуле
w=(4Vп)/(πdвн2)
Принимаем длину всасывающего трубопровода равной L=50м
Объём всасывающего трубопровода рассчитывают по формуле
Vвсас.тр.=[(πdвн2)/4L
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 16.
8.5 Расчёт и подбор компаундного ресивера
Вместимость компаундного циркуляционного горизонтального ресивера совмещающего функции отделителя жидкости и промежуточного сосуда Vр.к.ц рассчитывают по формуле
Vр.к.ц =3×[Vнаг.тр+0,21×(∑Vб+∑Vв.о)+0,3×Vвс.тр
где ∑Vб+∑Vв.о –суммарная вместимость охлаждающих устройств,м3
Vнаг.тр-вместимость нагнетательного трубопровода, м3
Vвс.тр- вместимость всасывающего трубопровода, м3
Вместимость нагнетательного жидкостного трубопровода от насоса до охлаждающих приборов рассчитывают по формуле
Vж=[Q01/rt01] ×n×v7’
n-кратность циркуляции.
V7’-удельный объём в точке 7,м3/кг
rt02-удельная теплота парообразования при данной температуре кипения, кДж/кг
Диаметр нагнетательного жидкостного трубопровода рассчитывают по формуле
dвн=
w-оптимальная скорость движения среды в данной трубе. В данном случае оптимальная скорость движения среды равна [w]=0,5…1,25м/с
Принимаем w=1м/с
Действительную скорость движения среды в нагнетательной трубе рассчитывают по формуле
w=(4×Vж)/(π×dвн2)
Скорость должна находится в необходимых пределах, т.е. [w]=0,5…0,25м/с
Принимаем длину нагнетательного трубопровода равной L=50м
Объём нагнетательного жидкостного трубопровода рассчитываем по формуле
Vнаг.тр.=[(π×dвн2)/4×L
Вместимость всасывающего парожидкостного трубопровода от охлаждающих приборов до компаундного ресивера при условии, что по трубопроводу движется только пар рассчитывают по формуле
Vп=[Q01/rt01] ×v1
Внутренний диаметр всасывающего трубопровода рассчитывают по формуле
dвн=
w-оптимальная скорость движения среды в данной трубе. В данном случае оптимальная скорость движения среды равна [w]= 10…25м/с
Принимаем w=20м/с
Действительная скорость движения среды во всасывающей трубе рассчитывают по формуле
w=(4×Vп)/(π×dвн2)
Скорость должна находится в необходимых пределах, т.е. [w]=15…30м/с
Диаметр парожидкостного трубопровода определяют по формуле
dпж=dвн×
Действительная скорость движения среды во всасывающей трубе рассчитывают по формуле
w=(4×Vп)/(π×dвн2)
Принимаем длину всасывающего трубопровода равной =50м
Объём всасывающего трубопровода рассчитывают по формуле
Vвсас.тр.=[(π×dвн2)/4×L
Исходные данные и результаты расчётов сносим в таблицу 17
8.6.1 Проверка компаундного ресивера на выполнение функции отделителя жидкости
Определяем допустимое значение скорости движения пара в компаундном ресивере.
[w]=wос×[(2×lап)/Dап
Где, wос – предельно допустимая скорость осаждения капель аммиака в аппарате. Для горизонтальных ресиверов допустимая скорость равна wос=1м/с
lап-расстояние между парожидкостным и паровым патрубками, м
Dап-внутренний диаметр ресивера, м
Скорость движения пара в ресивере рассчитывают по формуле
Wап=Vап/Sап
Где, Vап-объёмный расход пара через ресивер, м3/с
Vап=Мкмсвд×v1
Sап -площадь сечения аппарата, по которому движется пар для горизонтального ресивера, м2
Sап=(π×D2ап)/8
Если скорость движения пара в ресивере меньше допустимой скорости, т.е. wап<woc=1м/с, то данный компаундный ресивер выполнит функцию отделителя жидкости.
Исходные данные и результаты расчётов сводим в таблицу 18.
8.6.2 Проверка компаундного ресивера на выполнение функции промежуточного сосуда
Компаундный ресивер выполняет функцию промежуточного сосуда, если будет выполняться условие
Vдснд/Fзж< ( 0,14÷0,17)
Где, Vдснд –действительный объёмный расход компрессоров низкого давления, м3/с, который равен количеству пара поступающего в барбатёр.
Vдснд=Мкм(-40)×v11+Мка(-30)×v6
Fзж-площадь поверхности зеркала аммиака в ресивере, м2
Fзж=dр×lр×0,9
Где, dр-диаметр ресивера, м. Диаметр ресивера равен dр=1,02м.
Если условие выполняется, Vдснд/Fзж< ( 0,14÷0,17), то данный компаундный ресивер выполнит функцию отделителя жидкости.
Исходные данные и результаты расчётов сводим в таблицу 19.
8.7 Подбор маслособирателя
Принимаем маслособиратель марки 60МЗС, [7, с.137 таблица 14.15].
8.8 Подбор воздухоотделителя
Принимаем воздухоотделитель марки Я10-ЕВО.
8.9 Расчет и подбор маслоотделителя на t0 = -30
Маслоотделитель подбирают по внутреннему диаметру трубы.
Внутренний диаметр трубы d, м, вычисляют по формуле.
d = ,
где W – расчетное значение скорости движения хладагента, м3/с, [7, с.151 таблица 7,4];
Производим подбор маслоотделителя на t0 = -30, т.к. на данную t0 подобрали два компрессора.
V – количество хладагента протекающего по трубе, м3/с, вычисляют по формуле
V= М(-30)×V6;
где М (-30) – действительный массовый расход хладагента, м3/с,
таблица 12.
V6 – удельный объем хладагента, м3/кг, таблица 11.
Подбираю маслоотделитель на t0 = -30 марки 50М [7, с.135 таблица 14].
Подбираю общий маслоотделитель на t0 = -30 и t0 = -40
V= М км-30×V6 +М км-40 × V11
Подбираю общий маслоотделитель марки 80М [7, с.135 таблица 14,14].
8.10 Расчет и подбор аммиачных трубопроводов
Аммиачные трубопроводы подбирают по внутреннему диаметру трубы.
Внутренний диаметр трубы d, м, вычисляют по формуле
d = ,
где W – расчетное значение скорости движения хладагента, м3/с, [7, с. 151 таблица 7.4];
V – количество хладагента протекающего по трубе, м3/с, вычисляют по формуле
V = М×υ,
где М – массовый расход хладагента, кг/с, для каждой температуры кипения, таблица 12;
υ – удельный объем хладагента, м3/кг, таблица 11.
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 20.
8.11 Расчет и подбор аммиачных насосов
Аммиачные насосы подбирают по объемной подаче на каждую температуру кипения по два насоса (рабочий и резервный),
[7, с. 159 таблица 16.8].
Объемную подачу насоса V, м3/с, вычисляют по формуле
V = M×υж ×а,
где M – массовый расход хладагента, кг/с, таблица 12;
υж – удельный объем жидкого хладагента, м3/кг, при температуре кипения [6, C.256 приложение 1];
а – кратность циркуляции хладагента.
Исходные данные и результаты расчетов сводим в таблицу 21.
8.12 Расчет и подбор водяных насосов
Расчет и подбор водяных насосов по объёмному расходу охлаждающей воды всех компрессоров.
Суммарный расход охлаждающей воды V, л/с, вычисляют по формуле:
V=
где – суммарный расход охлаждающей воды, подаваемый на охлаждение компрессоров данных марок;
∑V= =0,005м3/ч
Производим подбор водяного насоса 2 К-20/18а и принимаем резервный такой же марки. [7, с.122 таблица 14,1].
Таблица 15 – Вместимость оборудования
|
Камера |
Vв, м³ |
Vи , м3 |
|
1 |
0,3246 |
3,1814 |
|
2 |
0,3246 |
|
|
3 |
0,211 |
|
|
4 |
0,211 |
|
|
5 |
0,273 |
|
|
6 |
0,361 |
|
|
7 |
0,267 |
|
8 |
0,43 |
|
|
9 |
0,43 |
|
|
10 |
0,3492 |
|
9 Автоматизация холодильной установки
Система автоматизации должна выполнять следующие функции:
- Регулирование заданных параметров (температуры воздуха в каме рах, температуры кипения).
- Контроль и регулирование подачи жидкого хладагента в испаритель ную систему (путем поддержания заданного уровня или перегрева на выхо де из испарителя).
- Поддержание и контроль заданного уровня в промежуточных сосу дах и баках.
- Защита компрессоров от опасных (аварийных) режимов:
попадания жидкости во всасывающие трубопроводы, что может привес ти к гидравлическому удару в цилиндрах компрессоров;
повышения давления нагнетания (более 1,48 МПа по манометру);
понижения давления на всасывании (ниже давления, соответствующе го температуре кипения на 10°С ниже рабочей);
повышения температуры нагнетания (более 150°С);
нарушения работы системы смазки (разность между давлением масла на выходе из масляного насоса и давлением аммиака в картере не должна быть меньше 0,2 МПа);
отсутствия протока воды через охлаждаемые полости компрессора или через охладитель масла (в винтовых компрессорах).
Для контроля уровня жидкого хладагента на отделителях жидкости, циркуляционном, дренажном, линейном ресиверах, устанавливается реле уровня, сигнализирующие о верхнем и нижнем пределах уровня хладагента. Для защиты компрессора от влажного хода устанавливается отделитель жидкости со смонтированным на нем двумя реле уровня, отключающие все компрессора при повышении уровня в отделители жидкости сверх допустимого. Кроме того, на каждый из компрессоров устанавливают приборы, отключающие компрессор при наступлении опасного режима: реле давления, реле температуры на нагнетательной линии, реле контроля смазки и реле расхода воды через рубашку охлаждения компрессора.
Электродвигатели водяного и аммиачного насосов сблокированы с пультом компрессора. При остановке одного из насосов электродвигатель компрессора автоматически останавливается.
Холодильные камеры с точки зрения автоматического регулирования температурного режима представляют собой объекты, обладающие большой инерционностью: тепловая емкость камеры, а следовательно, и температура ее при кратковременных изменениях внешних и внутренних теплопритоков меняются очень медленно. Для автоматического регулирования температуры воздуха в камерах в большинстве случаев применяют индивидуальные и многоточечные двухпозиционные регуляторы с малым дифференциалом (0,5 – 1,0 0С). При малом числе камер до 6 следует предусматривать схему локального регулирования с помощью индивидуальных реле температуры, типа ПТР-2 для каждой камеры.
Датчики регуляторов температуры устанавливаются в точках с условной средней температурой воздуха, обычно на колоннах или стенах камеры, по возможности в доступных местах (центральный или боковой проходы), на две трети высоты от пола. Их следует ограждать от механических повреждений. Вторичные приборы регуляторов температуры, как правило, размещаются на центральном щите автоматики (ЦЩА) холодильной установки. Датчики не следует устанавливать в непосредственной близости от охлаждающих приборов и дверей камер.
Объем автоматизации холодильных камер определяется в зависимости от принятых систем охлаждения, температурно-влажностного режима и типа приборов охлаждения.
В камерах с воздушным охлаждением автоматическое регулирование температуры регулируется в зависимости от температурного режима и назначения камер, а также конструктивного оформления воздухоохладителей. Применение воздухоохладителей позволяет полностью автоматизировать процесс поддержания температуры в камере и очистку охлаждающей поверхности от инея. Принудительная циркуляция воздуха в камере значительно уменьшает неравномерность температуры.
10 Охрана окружающей среды. Ресурсо и энергосбережение
10.1 Охрана окружающей среды
На проектируемом холодильнике предусмотрены следующие направления для охраны окружающей среды:
- Своевременное устранение утечек холодильного агента.
- Аварийный трубопровод из предохранительных клапанов выводится на 5 метров выше самого высотного здания в радиусе 50 метров.
- Воздухоаммиачная смесь из воздухоохладителя подается в сосуд с водой.
- Масло с маслосборника удаляется в бак с закрывающейся герметично крышкой.
10.2 Ресурсо- и энергосбережение
Основным направлением в этой деятельности является планомерное внедрение высокоэффективных средств энергосбережения.
Направления энергосбережения:
- Снижение теплопритока в камеру за счет солнечной радиации.
- Снижение теплопритока в камеру из-за частого открытия дверей.
- Снижение затрат на потребляемую электроэнергию.
- Снижение затрат на смазочное масло.
- Другие способы энергосбережения.
10.2.1 Снижение теплопритока в камеру за счет солнечной радиации
Снижение теплопритока в камеру за счет солнечной радиации осуществляется следующим образом:
-К южной стороне пристраиваем служебное помещение и машинное отделение.
- К восточной стороне пристраиваем авторефрижераторную платформу.
10.2.2 Снижение теплопритока в камеру из-за частого открытия дверей
Одним из основных эффективных способов уменьшения теплопритока в камеру из-за частого открытия дверей является установка эластичных прозрачных полосовых завес, эластичных распашных дверей. Все эти элементы устанавливаются в дверных проемах, как внутри и снаружи холодильной камеры.
Основными преимуществами использования всех вышеперечисленных средств энергосбережения являются:
- Стабилизация температурного режима в помещении при открытых дверях.
- Снижение ежедневного энергопотребления на обогрев или охлаждение в течение всего года на 50%.
- Защита персонала от вредного воздействия сквозняков, пыли и шума.
- Стабилизация уровня влажности в помещениях.
- Защита от проникновения в камеру насекомых и птиц.
10.2.3 Снижение затрат на потребляемую электроэнергию
Для уменьшения затрат на электроэнергию используем энергосберегающие двигатели вентиляторов и компрессоров. Устанавливаем светильники с энергосберегающими лампами.
10.2.4 Снижение затрат на смазочное масло
Для уменьшения затрат на смазочное масло отправляем отработанное масло на регенерацию, а затем до 60% добавляем его в свежее масло.
10.2.5 Другие способы энергосбережения
- Уменьшить паразитные нагрузки насосов и вентиляторов. Вентиляторы могут быть отключены при открытии дверей, а для циркуляции воздуха могут использоваться меньшие вентиляторы.
- Не следует хранить продукты с различными требованиями по температуре хранения в одном помещении.
-Повышать уровни температуры кипения внутри холодильной установки,
чтобы температура испарителя могла быть выше.
11 Некоторые положения техники безопасности.
Механизация погрузочно-разгрузочные работы
11.1 Некоторые положения техники безопасности
К самостоятельному обслуживанию холодильной установки допускается лицо не моложе 18 лет, прошедшее свидетельствование и имеющие удостоверение на право работы на этих установках. К обслуживанию аммиачных холодильных установок вновь поступивший на работу может быть допущен только после стажировки сроком не менее 10 дней и соответствующей проверки знаний.
Для вновь поступивших, независимо от их стажа и квалификации, обязателен вводный инструктаж, который проводит инженер по техники безопасности в соответствии с инструкцией, утвержденной главным инженером предприятия. Машинисты холодильных установок проходят курсовое обучение по правилам безопасной эксплуатации. Не реже одного раза в год их знание проверяют квалификационные комиссии, утвержденные приказом по предприятию. Лицо, ответственное за безопасную эксплуатацию установок и технический надзор, обязано ежедневно проводить осмотр оборудования и вентиляционных устройств, заносить в журнал машинного отделения замеченные дефекты и указать меры по их устранению.
Серьезное внимание следует уделять ведению журнала машинного отделения. Отсутствие необходимой записи, сознательное сокрытие дефекта при передачи смены или отсутствие записи о дефекте в журнале может привести к аварийной обстановки. Неправильные записи в журнале во время предыдущей смены могут дезориентировать работы последующей смены.
В машинных и аппаратных отделениях холодильных установок на видных местах должны быть вывешены следующие схемы и инструкции: схемы трубопроводов хладагентов, воды с пронумерованными в них запорными вентилями и приборами автоматики; инструкции по устройству и безопасной эксплуатации холодильных установок, охлаждающих устройств; инструкции по обслуживанию каждого типа компрессоров, насосов и других механизмов, агрегатов каждого типа; инструкции по охране труда и пожарной безопасности; номера телефонов скорой помощи, пожарной команды, начальника компрессорного цеха; графики профилактических ремонтов и осмотров оборудования; указатели мест хранения индивидуальной защиты.
Снаружи, рядом с выходом из машинного отделения, устанавливают кнопки аварийного отключения. Кнопками аварийного отключения производят экстренную остановку компрессоров при взрывоопасной обстановке или угрозы аварии. Одновременно с отключением оборудования эти кнопки должны включать автоматически в работу аварийную вентиляцию.
Машинные и аппаратные отделения аммиачных холодильных установок оборудуют, кроме приточной и вытяжной, аварийной вентиляцией с кратностью воздухообмена 8.
Обслуживающий персонал аммиачных холодильных установок обеспечивают индивидуальными средствами защиты и медикаментами для оказания первой до врачебной помощи. Шкафы для хранения противогазов устанавливаются у выхода из машинного отделения, снаружи машинного отделения (рядом с входной дверью), в коридорах, прилегающих к холодильным камерам, с непосредственным охлаждением. В каждом из шкафов, установленных внутри и снаружи машинного отделения, хранят противогазы с фильтрующей коробкой марки КД в количестве, равном числу рабочих машинного отделения. В остальных шкафах хранят противогазы в количестве, равном числу одновременно работающих людей. На предприятии хранят не менее двух гидрокостюмов, которые используют при ведении аварийных работ.
При осмотре, ремонте и чистке установок разрешается пользоваться только переносными светильниками, которые должны быть изготовлены во взрывоопасном исполнении напряжением не более 12 В.
Машинные и аппаратные отделения холодильных установок, работающих на аммиаке, относятся к категории Б по взрыво- и пожароопасности и к классу В – 1б взрывоопасных помещений.
Предельно допустимая концентрации аммиака в воздухе рабочей зоны составляет 20 мг/м3.
11.2 Погрузочно-разгрузочные работы
Для комплексной механизации грузовых работ на холодильных предприятиях применяют малогабаритные напольные машины прерывного действия. Такие машины приводятся в движение электродвигателями, питаемыми аккумуляторными батареями. В зависимости от исполнения электропогрузчики различают: электрокары и электротележки.
Электропогрузчики с горизонтальным расположением вил – универсальная машина для горизонтального и вертикального перемещения грузов. На холодильниках электропогрузчики выполняют погрузочно-разгрузочные работы внутри вагонов, подачу пакетов и грузов в кузов автомобилей, штабелирование в камерах хранения пакетированных грузов, транспортирование грузов внутри склада.
Электротележки с вертикальным расположением вил имеют небольшие габаритные размеры, высокую маневренность, малую массу, что позволяет использовать их для работы в узких коридорах, для разгрузки авторефрижераторов и железнодорожных вагонов.
Электротележки с подъемной платформой кроме прямого назначения (транспортировка грузов внутри помещения) применяются как тягач для ручных груженых тележек.
Электротягачи предназначены для транспортировки тележек на складах и площадках с твердым и ровным покрытием.
Необходимое количество подъемно – транспортных машин, N, шт, вычисляют по формуле
N = Q×η,
где Q – условная емкость холодильника, тыс. т., таблица 1;
η – переменный коэффициент, [1, с.188 таблица V-18].
Результаты расчетов заносим в таблицу 22.
и условных обозначений
ВС1 – внутренняя стена соответствующей камеры;
НСВ1 – наружная стена восточная, соответствующей камеры;
НСЗ1 - наружная стена западная, соответствующей камеры;
НСС 1- наружная стена северная, соответствующей камеры;
НСЮ1 - наружная стена южная, соответствующей камеры;
П1-2– перегородка холодильника между соответствующими камерами;
Пол – пол соответствующей камеры;
Пот – потолок соответствующей камеры;
ВП – вторичный прибор;
КД – конденсатор;
МО – маслоотделитель;
Электропогрузчик |
Q, тыс. т |
η |
N |
Nд |
|
Для штабелирования |
4700 |
2 |
9,28 |
10 |
|
Для загрузки автотранспорта |
2 |
9,28 |
10 |
|
|
Для перевозки грузов на платформах |
2 |
9,28 |
10 |
|
|
С низким подъёмом вил |
1,35 |
6,264 |
7 |
Таблица 20 – Расчет трубопроводов
|
T, °С |
Трубопровод |
Мкм, кг/с |
υ, м³/кг |
V, м³/с |
Dр, мм |
Dвн, мм |
|
-10 |
всас. |
0,455 |
0,44 |
0,2002 |
15 |
21,8 |
|
наг. |
0,13 |
0,059 |
61 |
69 |
||
|
-30 |
всас. |
0,0418 |
0,95 |
0,0397 |
58 |
69 |
|
наг. |
0,53 |
0,0221 |
37 |
40 |
||
|
-40 |
всас. |
0,084 |
1,6 |
0,1344 |
106 |
125 |
|
наг. |
0,58 |
0,04872 |
55 |
69 |
||
|
Жидкостной |
0,3658 |
0,00172 |
0,000629 |
36 |
40 |
Таблица 21 – Расчет аммиачных насосов
|
t0,°С |
М, кг/с |
υж, м3/кг |
А |
V,м³/с |
Марка насоса |
|
-10 |
0,24 |
0,001534 |
4 |
0,001473 |
АГ-6,3/32-0(1) |
|
-30 |
0,033 |
0,001476 |
4 |
0,000195 |
АГ-6,3/32-0(1) |
|
-40 |
0,06 |
0,001449 |
4 |
0,000348 |
АГ-6,3/32-0(1) |