Імені Юрія Кондратюка

Контрольные точки, характеризующие начало и окончание любого процесса в холодильном цикле располагаются только на изобарах Р0 или Рк. положение точки на диаграмме может быть определено по двум любым известным параметрам холодильного агента в данном состоянии.

Пример построения цикла холодильной машины в термодинамических диаграммах показан на рисунке 1 приложения.

Из испарителя выходит сухой насыщенный пар. Точка, характеризующая это состояние, лежит на пересечении правой пограничной кривой х = 1 с изотермой температуры кипения t₀ (точка 1^/). После испарителя пар холодильного агента перегревается на величину, положение точки 1, характеризующее данное состояние, определяется на пересечении изобары P₀ и изотермы t_вс.

Процесс сжатия в цилиндре компрессора проходит по адиабате. Положение точки 2 (конец процесса сжатия) определяется на пересечении изоэнтропы S₁ и изобары давления конденсации P_к. Процесс охлаждения и конденсации холодильного агента происходят в областях перегретого и влажного пара при постоянном давлении (P_к= const).

На выходе из конденсатора холодильный агент принимает состояние насыщенной жидкости – состояние точки 3, расположенной на левой пограничной кривой х = 0.

В регулирующем вентиле происходит процесс резкого понижения давления от P_к до P₀. Данный процесс называется дросселированием и проходит по линии постоянной энтальпии i₃. После регулирующего вентиля холодильный агент находится в состоянии влажного пара – точка 4, расположенная на пересечении линии постоянной энтальпии i₃ и изобары P₀.

Таким образом, определяются положения всех характерных точек цикла. Теплофизические параметры этих точек должны быть представлены в виде таблицы 2.

Таблица 6.1 – Параметры характерных точек цикла

№ точек	Давление P, МПа	Температура t, ^0С	Энтальпия i, кДж/кг	Удельный объем v, м^3/кг	Термодинамическое состояние холодильного агента
1^/

Расчет цикла холодильной машины

Количество тепла, переданного продуктом одному килограмму холодильного агента в испарителе или массовая холодопроизводительность агента q₀, кДж/кг, в цикле

(6.20)

Удельная работа адиабатического сжатия паров холодильного агента в компрессоре , кДж/кг

(6.21)

Удельная теплота, отведенная от холодильного агента в конденсаторе q_к, кДж/кг

(6.22)

Холодильный коэффициент цикла

(6.23)

Масса холодильного агента G_ха, кг/с, циркулирующего в системе холодильной машины определяется по формуле

(6.24)

Расчет и подбор оборудования

Компрессор

Действительная объемная производительность компрессора , м³/с, определяется объемом пара, образующегося в испарителе и поступающего в цилиндры компрессора

, (6.25)

где – удельный объем паров холодильного агента, всасываемого

компрессором, м³/кг.

Значение определяется по термодинамической диаграмме для контрольной точки 1 холодильного цикла (таблица 6.1).

Теоретическая производительность компрессора , м³/с, определяется по формуле

, (6.26)

где – коэффициент подачи компрессора.

Коэффициент учитывает все объемные потери в действительной работе компрессора. Значение принять по графику на рисунке 2 по отношению давлений P_к / P₀ цикла для соответствующего холодильного агента.

Теоретическая мощность, затрачиваемая в цилиндрах компрессора на адиабатическое сжатие паров холодильного агента , кВт, равна

(6.27)

На осуществление действительного процесса сжатия компрессором паров холодильного агента затрачивается больше энергии, чем требуется теоретически. Особенно сильное влияние на энергетические потери оказывают теплообмен в цилиндрах и гидравлические сопротивления при движении паров в каналах компрессора.

Действительная (индикаторная) мощность, затрачиваемая в цилиндрах компрессора , кВт, рассчитывается по формуле

, (6.28)

где - индикаторный коэффициент полезного действия.

Значения следует принять из графика на рисунке 3.

Величиной выражают энергетические потери от теплообмена в цилиндрах и от сопротивления в клапанах при всасывании и нагнетании, однако он не учитывает потерь на трение в движущихся частях компрессора и работу масляного насоса.

Поэтому эффективная мощность , Вт, которую необходимо подвести к валу компрессора от электродвигателя, составит

, (6.29)

где - механический КПД компрессора.

Величина учитывает потери на трение и работу масляного насоса. Значение принять 0,8.

Необходимую мощность электродвигателя, , Вт, для приведение в действие компрессора при непосредственном приводе, определяют по формуле

, (6.30)

где - КПД электродвигателя.

Значение принять 0,8 – 0,9.

По значениям и подобрать марку компрессора по паспортным данным (см.приложение).

Испарители для охлаждения камер

Подбор испарителя осуществляется по необходимой площади теплообмена F_и, м², которая находится по следующей формуле

, (6.31)

где k_и – коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м^{2 0}С).

Значения k_и приведены ранее.

По типу испарителя и его поверхности теплообмена и размерам камеры подбирается марка и количество испарителей (см.приложение).

Конденсатор

Количество тепла переданное от холодильного агента охлаждающей среде через поверхность теплообмена или тепловая нагрузка конденсатора, Q_к, Вт, определяется по формуле

(6.32)

Площадь поверхности теплообмена конденсатора, F_к, м², рассчитывается по формуле

, (6.33)

где k_к– коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м^{2 0}С);

- средняя разность температур между холодильным агентом и охлаждающей средой, ⁰С.

Значение k_к указывалось ранее.

Для конденсаторов воздушного охлаждения значение составляет от 8 до 12 ⁰С.

Для конденсаторов водяного охлаждения величина определяется по формуле

. (6.34)

Методика расчета рассмотрена ранее.

В конденсаторе тепло от холодильного агента переходит к охлаждающей среде – воде или воздуху. Охлаждающую среду насосом или вентилятором необходимо подавать на конденсатор в соответствующем количестве.

Для конденсатора водяного охлаждения расход охлаждающей воды , м³/с, определяется по формуле

(6.35)

где с_вд – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг ⁰С);

- разность температур на входе и на выходе из

конденсатора, ⁰С;

- плотность воды, кг/м³.

Значения с_вд=4186 Дж/(кг ⁰С), =1000 кг/м³, .

Для конденсатора воздушного охлаждения количество охлаждающего воздуха , м³/с, подаваемого вентилятором рассчитывается по формуле

, (6.36)

где 1200 – постоянная воздуха, Дж/(м^{3 0}С);

- разность температур воздуха на выходе и на входе в

конденсатор, ⁰С.

Значение составляет от 5 до 8 ⁰С.

В зависимости от охлаждающей среды по значению F_к выбрать марку конденсатора (см. приложение).

Регулирующий вентиль

При дросселировании жидкого холодильного агента площадь отверстия регулирующего вентиля , м², рассчитывается по формуле

, (6.37)

где – коэффициент расхода;

P_к- давление конденсации, мПа;

P₀ - давление кипения в испарителе, мПа;

- плотность жидкого холодильного агента перед отверстием

при P_к, кг/м³.

Для аммиака =0,35, для фреонов =0,6. Значение - по таблицам для соответствующего холодильного агента (см. приложение).

Схема холодильной установки

По варианту задания и выбранному оборудованию составляется технологическая схема холодильной установки.

Схема вычерчивается карандашом в произвольном масштабе с соблюдением пропорций оборудования на листе формата А4. На схеме должно быть показано все оборудование холодильной установки и холодильная камера с оборудованием.

Оборудование изображается графически упрощенно в соответствии с приложениями А,Б. Марка оборудования проставляется внутри изображения оборудования или рядом с ним.

Линии трубопроводов следует чертить на схеме горизонтально и вертикально, т.е. параллельно линиям рамки формата. Пересекать изображение оборудования линиями трубопроводов не допускается. На каждом трубопроводе нужно проставлять стрелки, указывающие направление движения потока вещества.

Толщину линий на технологической схеме следует выдерживать по стандарту:

- контурные линии оборудования – 0,2 – 0,5 мм;

- линии трубопроводов в два раза толще линий оборудования – 0,6 – 1 мм.

Пример выполнения схемы приведен в приложении.

7 Темы лабораторных работ

По дисциплине Холодильная техника и технология проводится лабораторная работа на тему:

1. Изучение влияния скорости и температуры воздуха на время охлаждения и замораживания продуктов

8 Темы практических занятий

По дисциплине Холодильная техника и технология проводится практическое занятие на тему:

1. Исследование влияния параметров охлаждающей среды на процессы охлаждения и замораживания (варианты продуктов – фрукты, овощи, зерновые, жидкие продукты)

9 Вопросы для подготовки к зачету

1. Какие фазовые переходы могут применяться для получения низких температур?

2. Какие вещества могут использоваться в качестве холодильных агентов?

3. Что такое обратный цикл Карно?

4. Опишите работу одноступенчатой холодильной машины.

5. Объясните назначение основного и вспомогательного оборудования.

6. Какие приборы охлаждения устанавливаются в холодильных камерах?

7. Какие автоматические приборы используются в холодильной технике?

8. Какие строительные и теплоизоляционные материалы используются при строительстве холодильников?

9. Какие холодильные камеры бывают на распределительных холодильниках?

10. Какие документы оформляются при приемке пищевых продуктов на хранение?

11. Как размещаются продукты в камерах охлаждения?

12. Объясните причины порчи пищевых продуктов.

13. Что такое свободная и связанная вода в пищевых продуктах?

14. Что такое модифицированная и регулируемая газовая среда как метод консервирования?

15. Что такое домораживание продуктов?

16. В каких средах производят быстрое замораживание продуктов?

17. Охарактеризуйте температурно-влажностные режимы растепления и размораживания продуктов.

18. Как изменяются свойства продуктов животного происхождения при хранении?

19. Какие конструкции воздухоохладителей используются в камерах охлаждения пищевых продуктов?

20. Как работает флюидизационный скороморозильный аппарат и для каких продуктов применяется?

21. Условия, сроки и особенности перевозки различных пищевых продуктов.

10 Список рекомендуемой литературы

1. Расчет и подбор оборудования для холодильного хранения плодов и овощей. Методические указания к контрольной работе по дисциплине «Холодильная техника и технология» для студентов заочной формы обучения специальности 27.08.00 - Технология консервов и пищеконцентратов. Кубанск. гос. технол. ун-т. Сост.: А. И. Черных, Л. Л. Троянов, М. В. Шамаров, Краснодар. 2000, 36 с.

2. Холодильная техника и технология: Учебник/ Под ред.А.В.Руцкого. М.:ИНФРА-М, 2000.-286с.

3. Лебедев В.Ф., Чумак И.Г. и др. Холодильная техника. – М.: Агропромиздат, 1986. – 335 с.

4. Мещеряков Ф.Е. Основы холодильной техники и холодильной технологии. - М.: Пищевая промышленность, 1982. – 600 с.

5. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - М.: Пищевая промышленность, 1978. – 264 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(справочное)

Таблица 1.1 – Теплофизические свойства плодов и овощей

Продукт	Норма загрузки , т/м^3	Теплоемкость Спр, Дж/(кг ^0С)	, Вт/т
Температура в камере, ^0С
Абрикосы	0,339
Виноград	0,337
Груши	0,340
Персики	0,342
Яблоки	0,336
Черешня	0,338
Капуста	0,330
Картофель	0,336
Лук репчатый	0,331
Томат	0,337
Бананы	0,335		-	-
Лимоны	0,339
Апельсины	0,339
Слива	0,337
Дыня	0,338
Морковь	0,339
Огурцы	0,333
Свекла	0,335
Чеснок	0,332

Таблица 1.2 – Расчетные параметры наружного воздуха

Город	Среднегодовая температура воздуха, tсг, ^0С	Расчетные летние параметры воздуха	Удельная энтальпия воздуха iн, кДж/кг
Температура, tн, ^0С	Температура по мокрому термометру, tмт, ^0С
Астрахань	9,3		23,5	17,5
Ашхабад			22,5	18,3
Баку	14,4		25,7	17,8
Батуми	14,3		26,0	16,9
Белгород	6,3		24,8	17,2
Брянск	4,7		21,0	15,8
Воронеж	5,6		24,5	17,51
Вильнюс	6,5		22,0	15,7
Владивосток	4,0		26,8	16,7
Волгоград	7,7		23,1	17,6
Горький	3,6		22,3	16,4
Донецк	8,4		23,7	16,9
Душанбе	14,6		22,6	17,2
Ейск	9,8		26,8	17,7
Казань	3,6,		22,7	16,5
Калуга	4,4		24,0	15,3
Керчь	10,9		23,2	17,1
Кишинев	9,8		22,6	16,5
Краснодар	11,1		24,0	17,6
Львов	7, 7		23,9	17,0
Махачкала	11,8		25,0	17,5
Нальчик	8,8		25,0	17,9
Новороссийск	12,6		25,9	17,9
Пятигорск	8,6		24,5	17,7
Севастополь	12,2		23,6	17,1
Сочи	13,8		25,8	16,9
Ставрополь	8,1		22,5	16,5
Туапсе	13,0		26,2	16,7
Харьков	6,7		22,9	16,5
Ялта	13,1		24,8	17,3

Таблица 1.3 – Коэффициенты теплопередачи наружных стен и покрытий

Среднегодовая температура наружного воздуха в городе	Коэффициент теплопередачи kн, Вт/(м^2 ^0С) при температуре в камере
-4 ^0С	0 ^0С	+4 ^0С
0^0 и ниже	0,41	0,47	0,47
+1 - +8 ^0С	0,35	0,40	0,47
+9 ^0С	0,27	0,30	0,34

Таблица 1.4 – Параметры хладагента R717 на линии насыщения

t, ^0C	P, мПа	i3, кДж/кг	i1, кДж/кг	,кг/м^3
-40	0,072	319,4	1708,3
-35	0,0931		1716,0
-30	0,1195		1723,5
-25	0,1515	386,3	1730,3
-20	0,1901	408,8	1737,5
-15	0,2362	431,4	1744,1
-10	0,2908	454,2	1750,2
-5	0,3549	477,0	1756,1	645,2
	0,4296	500,0	1761,5
	0,5164	523,1	1766,6	631,7
	0,6153	546,4	1771,2
	0,7288	569,8	1775,4	617,7
	0,8578	593,5	1779,2
	1,004	617,3	1782,5	602,8
	1,1675		1785,3	595,2
	1,351	665,6	1787,6	587,5
	1,556	690,2	1789,2	579,4

Таблица 1.5 – Параметры хладагента R22 на линии насыщения

t, ^0C	P, мПа	i3, кДж/кг	i1, кДж/кг	,кг/м^3
-40	0,1053	454,6	687,6
-35	0,1321	460,2	689,9
-30	0,164	465,7	692,2
-25	0,2016	471,3	694,4
-20	0,2455	477,0	696,5
-15	0,269	482,7	698,6
-10	0,355	488,4	700,6	1315,1
-5	0,422	494,2	702,6
	0,4981	500,0	704,4	1282,1
	0,5842	505,9	706,2	1265,0
	0,6809	511,8	707,9
	0,7892	517,8	709,5
	0,9097	523,9	711,0	1210,9
	1,0435	530,1	712,4
	1,1913	536,4	713,7
	1,3541	542,8	714,8
	1,532	549,3	715,7	1129,9

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

(справочное)

ХОЛОДИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Таблица 2.1 – Основные характеристики поршневых холодильных компрессоров

Марка компрессора	Число цилиндров	Теоретическая производительность, Vh, м^3/с	Мощность Ne, КВт
Аммиачные и фреоновые
П14		0.0111	6.7
П20		0.0154	9.1
П28		0.0222	13.3
П40		0.0289
П60		0.0433	19.5
П80		0.0578
П110		0.0835
П165		0.125	58.5
П220		0.167
Фреоновые
ФУ12		0.0171
ФУУ25		0.0342
ФВ20		0.0272	8.6
ФУ40		0.0544	16.8
ФУУ80		0.1088	32.5

Таблица 2.2 – Основные характеристики воздухоохладителей

Марка воздухоохладителя	Площадь поверхности теплообмена, Fи, м^2
ВО – 16
ВОП – 50
ВОП – 75
ВОП – 100
ВОП – 150
ВОП – 250

Таблица 2.3 – Основные характеристики испарительных батарей

Тип батареи	Площадь поверхности теплообмена Fи, м^2
Коллекторные пристенные и потолочные	15, 22, 34, 52
Змеевиковые пристенные	13, 20, 33, 50

Таблица 2.4 – Площадь теплопередающей поверхности горизонтальных кожухотрубных конденсаторов

Марка конденсатора	Площадь теплопередающей поверхности Fкд, м^2
Аммиачные
КТГ-32
КТГ-40
КТГ-50
КТГ-63
КТГ-80
КТГ-125
КТГ-160
КТГ-200
КТГ-250
КТГ-315
КТГ-500
КТГ-630
КТГ-800
КТГ-1250
Фреоновые
КТР-25
КТР-50	48.3
КТР-110

Таблица 2.5 – Площадь теплопередающей поверхности воздушных фреоновых конденсаторов

Марка конденсатора	Площадь теплопередающей поверхности Fкд, м^2
КВ30
КВ60
ВК-160А
ВК-250А

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ

Рисунок 3.1 — Н-Р диаграмма для холодильного агента R707 (аммиак)

Рисунок 3.2 — Н-Р диаграмма для холодильного агента R22 (фреон 22)

Кафедра державного управління і права

Методичні рекомендації до самостійної роботи з дисципліни «Правознавство»

для студентів усіх напрямів підготовки

Дата добавления: 2015-05-26