Побудова циклу холодильної машини

По параметрам режиму роботи холодильної установки (t₀; t_к; t_вс; t_п..о.) будують цикли холодильних машин в діаграмі І- lgP для одноступеневого і двохступеневого стиснення.

Побудова циклу і визначення параметрів вузлових точок проводиться за допомогою діаграми І- lgP ([1] с. 212) і по таблицях параметрів насичених парів холодоносіїв ([2] с. 256-259) (дивись додатки 5.7).

Принципи побудови циклів холодильних машин ([1] с. 70-79), ([2] с. 86-92), ([3] с. 28-31, 33-36), ([4] с. 16-22), ([5] с. 34-36, 52-60).

Мал. 7.1 Одноступеневе стиснення

Мал. 7.2 Двоступеневе стиснення.

Параметри вузлових точок заносяться в таблиці 7.2 і 7.3

Для одноступеневого стиснення

Таблиця 7.2.

t0^0С	і1^1 дж/кг	і1 дж/кг	і2 дж/кг	i3 дж/кг	і4 дж/кг	V1 м^3/кг	V2 м^3/кг	V3 м^3/кг
-15						0,45	0,120	0,0018

Параметри вузлових точок для циклу двохступеневого стиснення.

Таблиця 7.3.

t0 ^0С

і1^1 ^дж ^кг

і1 дж кг

і2 дж кг

і3 дж кг

і4 дж кг

і6 дж кг

І7 дж кг

і8 дж кг

V1 м^3 кг

V3 м ^3кг

V4 м^3 кг

V5 м^3 кг

-40

1,75

0,40

0,110

0,0018

7.4.1. Холодопродуктивність 1 кг холодильного агенту q₀, визначається за формулою:

, кДж/кг (7.12)

7.4.2 Масові витрати пари визначаються за формулою 11.4 ([2] с. 73)

, кг/с (7.13)

7.4.3 Дійсна об’ємна подача (витрата пари) V_д визначається за формулою:

(7.14)

де: υ₁ – питомий об’єм пари, що всмоктується компресором м³/кг (визначається по таблиці або діаграмі і-lg Р)

7.4.4 Теоретична об’ємна подача компресора (об’єм, що описується поршнем) V_т

, м³/с (7.15)

де: λ – коефіцієнт подачі компресора, мал. 5.5 ([2] с. 97)

7.4.5 Теоретична потужність компресора N_т визначається за формулою 11.8 ([1] с. 74)

, кВт (7.16)

7.4.6 Індикаторна дійсна потужність компресора N_і визначається за формулою

, кВт (7.17)

де: η_і – індикаторний ККД ([1] с. 74)

7.4.7 Потужність на валу компресора визначається за формулою 11.10 ([1] с. 41)

, кВт (7.18)

де: η_М – механічний ККД компресора

7.4.8 Тепловий потік в конденсаторі визначається за формулою 11.13 ([1] с. 74)

(7.19)

Всі розрахунки зводяться до таблиці 7.4

Таблиця 7.4

t0 ^0С	Q0 кВт	q0 кДж/кг	М кг/с	Vд, м^3/с	λ	Vт, м^3/с	Nт кВт	Nі кВт	Nе кВт	Qкл кВт
-15	373,47		0,34	0,153	0,85	0,18	47,6		62,2	429,47

По теоретичній об’ємній подачі V_т підбирається одноступеневий агрегат та приводяться його технічні характеристики в таблиці 7.5.

По теоретичній об'ємній подачі Vт та холодопродуктивності підбираємо одноступеневій гвинтовий агрегат «Grasso ЕА» - 3 шт. Третій для резерву. Технічні характеристика агрегату приводиться в таблиці 7.5

Таблиця 7.5

Характеристика	Grasso EA
Холодопродуктивність, кВт
Потужність електро двигуна, кВт
Габаритні розміри, мм	L=1960; W=960; H=1775;
Маса, кг

7.5.1 Холодопродуктивність 1 кг холодильного агенту q₀, визначається за формулою:

, кДж/кг (7.20)

де: і₁^/-і₈ – ентальпія в кінці та на початку кипіння, мал. 5.2.2 ([2] с. 90)

7.5.2 Витрати пари в ступені низького тиску (С.Н.Т.) м₁, визначаються за формулою:

, кг/с (7.21)

Витрати пари в ступені високого тиску (С.В.Т.) М визначаються за формулою:

кг/с (7.22)

7.5.3 Об’єм витрат пари у С.Н.Т V_д.н.т визначається за формулою:

м³/с (7.23.)

Об’єм витрат пари у С.В.Т V_д.вт визначається за формулою:

м³/с (7.24)

де: V₁, V₃– питомий об’єм пари, що всмоктується С.Н.Т. і С.В.Т, м³/кг.

7.5.4 Об’єм, який описує поршень у С.Н.Т., V_т.нт визначається за формулою:

, м³/с (7.25.)

де: λ_нт – коефіцієнт подачі компресора, визначається в залежності від Р_пр/Р₀, мал. 5.5 ([2] с. 97).

Об’єм, що стискає поршень у С.В.Т визначається в за формулою

, м³/с (7.26.)

де: λ_вт – коефіцієнт подачі компресора, визначається в залежності від Р_к/Р_пр

7.5.5 Теоретична потужність компресора С.Н.Т N_т.н.т визначається за формулою:

, кВт (7.27.)

7.5.6 Теоретична потужність компресора С.В.Т N_т.в.т визначається за формулою:

, кВт (7.28.)

7.5.6 Дійсна потужність компресора С.Н.Т N_і.н.т, визначається за формулою:

, кВт (7.29.)

де: η_і – індикаторний ККД ([2] с. 97)

Дійсна потужність компресора С.В.Т N_і.в.т, визначається за формулою

, кВт (7.30)

7.5.7 Ефективна потужність компресора С.Н.Т. N_е.н.т, визначається за формулою:

, кВт (7.31)

Ефективна потужність компресора С.В.Т. N_е.в.т, визначається за формулою:

, кВт (7.32)

де: η_М – механічний ККД компресора, враховує витрати на тертя ([2] с. 97)

7.5.8 Тепловий потік в конденсаторі Q_КД визначається за формулою:

, кВт (7.33)

Всі розрахунки зводяться до таблиці 7.6

Таблиця 7.6

t0 ^0С	Q0 кВт	q0 кДж/кг	М1 кг/с	М кг/с	Vд.н.т, м^3/с	Vд.в.т, м^3/с	λн.т	λв.т	Vт.н.т, м^3/с	Vт.в.т, м^3/с	Nт.н.т кВт	Nт.в.т кВт	Nі.н.т кВт	Nі.в.т кВт	Nе.н.т кВт	Nе.в.т кВт	Qкл кВт
-40	135,28		0,11	0,15	0,19	0,06	0,85	0,87	0,22	0,069	21,45	33,75	26,81	37,5	29,8	38,7	199,6

По теоретичному об’єму V_т, що описує поршень на t₀= -40⁰С підбирається двоступеневий поршневий агрегат TSMC 108Е (ЙОРК) 3 шт. Один для резерву.

Таблиця 7.7

Показник	TSMC 108Е
Холодопродуктивність, кВт
Об’ємна продуктивність 1 ст. м^3/с	0,141
Габаритні розміри, мм	L=2000; W=1050; H=1125
Маса, кг

7.6. Розрахунок і підбір конденсаторів

Конденсатори слід підбирати по дійсному тепловому потоку, що визначається з теплового розрахунку компресорів для даних температур кипіння.

Розрахунок конденсатора зводиться до визначення сумарного теплового потоку в конденсатор Q_кд, поверхні теплопередачі (F), витрат охолоджуючої води (V_в), що надходить в конденсатор ([1] с. 85-88), ([1] с. 108-115).

З таблиць ([2] с. 109-111) підбираються марки та кількість конденсаторів і даються їх технічні характеристики. Всі дані і результати заносяться в таблицю

По витратам охолоджуючої води підбираються насоси (1. стор. 158) і наводяться їх технічні характеристики.

7.5.1 Площа теплопередаючої поверхні конденсатора F, м², визначається за формулою:

, м² (7.34.)

де: Q_к – сумарний тепловий потік в конденсатор від усіх груп компресорів, визначений при тепловому розрахунку компресорів одноступеневого та двохступеневого стискання, кВт.

(7.35.)

К – коефіцієнт теплопередачі конденсатора, вКт/м²·К.

Для конденсаторів кожухотрубних К = 700 ÷ 800

випаровувальних К = 800 ÷ 900

Θ_т – середньологаріфмічний температурний напір, ⁰С.

7.6.2 Середньологаріфмічний температурний напір визначається за формулою:

, ⁰С (7.37)

де: t_в1, t_в2 – температура на вході та виході з конденсатора, ⁰С;

t_к – температура конденсації, ⁰С (дов. розділ 6.1).

7.6.3 Витрати води для охолодження, V_в, м³/с, що подається на конденсатор визначаються за формулою:

, м³/с (7.37)

де: С_в – теплоємкість води (С_в = 4,19 кДж/(кг·К));

ρ_в – густина води (ρ = 1000 кг/м³);

Δt_в – різниця температур води на вході і виході з конденсатора, ⁰С.

Результати розрахунків зводяться в таблицю 7.8

Таблиця 7.7

Qкд кВт	tв1 ^0С	tв2 ^0С	tк ^0С	Θт ^0С	Δtв ^0С	Св кДж/(кг·К)	ρв кг/м^3	К Вт/м^2·К	F м^2	Vв м^3/с
629,07				6,17		4,19		0,97	105,19	0,03

7.6.4. По площі теплопередаючої поверхні підбирається марка та кількість конденсаторів і приводяться його технічні характеристики. По витратам води для охолодження підбирається 3 насоса для води марки 4К-90/20a продуктивныстю 0,023 м³/с кожен. Один насос для забезпечення резерву.

7.6.5 Підбираємо пластинчатий конденсатор Alfa loval M10M 3 шт. Один для забезпечення резерву.

Технічні характеристика конденсатора приведена в таблиці 7.9

Таблиця. 7.9.

Показники	Alfa loval M10M
Площа поверхні, м^2
Максимальний. Розхід рідини кг/с
Максимальна робоча температура ^0С
Максимальний робочий тиск МПа	1-2,5

7.7. Розрахунок і підбір пристроїв охолодження

Пристрої охолодження (камерне обладнання) підбирається в залежності від засобу охолодження:

7.8. Розрахунок та підбір батареї

7.7.1.2 Площа теплообмінної поверхні батареї F визначається за формулою:

, м² (7.38)

де: Q_обл. – сумарне навантаження на камерне обладнання, визначене тепловим розрахунком, кВт;

К – коефіцієнт теплопередачі приладів охолодження, Вт/м²К ([2] с. 121) (для батареї з поребрених труб К = 4,5÷5,2 Вт/м²К).

Δt – різниця температур між повітрям у камері і температурою кипіння при безпосередньому охолодженні, ⁰С.

7.7.1.3 Кількість батарей в камері n_р, визначається за формулою

(7.39)

де: f_б – площа теплопередаючої поверхні батареї, м².

(7.40)

7.7.1.4 Визначення довжини батарей:

, мм (7.41)

де: n_с – кількість секцій.

7.7.1.5 Приймається дійсна кількість батарей n_д.

7.7.1.6 Місткість батареї по аміаку V_б визначається по формулі

, м³ (7.42)

де: n – кількість батарей;

а – кількість труб в батареї;

V – місткість по аміаку одного лінійного метра труби м³

(V = 0,00086 м³; d_тр=38мм).

Таблиця 7.10

Назва	Qобл кВт	tk ^0С.	t0	Δt	K Вт/м^2К	F м^2	lб м	Кл. труб	fcc м^2	fcк	fб	nр	nл
Камера зберігання консервів	102,03		-15		17,5	2040,6	23,5			2,75	270,5	7,5
Експедиція	36,41	+10	-15		17,5	728,2	11,5			2,75	131,5	8,6
Камера зберігання харчоконцентатів	205,15	-5	-15		17,5		29,5			2,75		5,5

7.7.2 Розрахунок і підбір повітроохолоджувачів

7.7.2.1 Площа теплообмінної поверхні F м² визначається за формулою

, м² (7.43)

Коефіцієнт теплопередачі повітроохолоджувачів К Вт/(м²К) приймається в залежності від температури кипіння холодильного агенту.

t, ^0С	-40	-20	-15
К Вт/(м^2К)	11,6	12,8	14,0	17,5

7.7.2.2 Кількість повітроохолоджувачів n_р визначається за формулою:

(7.44)

де f_по – площа теплопередаючої поверхні одного повітроохолоджувача, м².

7.7.2.3 Приймається вид та марка повітроохолоджувача ([2] с. 122) ([1] с. 93).

7.7.2.4 Приймається дійсна кількість повітроохолоджувачів, n_р.

7.7.2.5 Об’ємні витрати повітря у повітроохолоджувачі V_по визначається за формулою:

, м³/с (7.45)

де: ρ_п – густина повітря, кг/м³ (ρ = 1,25÷1,49) ([2] с. 125);

і_вх та і_вих – ентальпія повітря на вході і виході з повітроохолоджувача, кДж/кг, визначається по діаграмі d-І для вологого повітря (додаток 8).

7.7.2.6 Місткість повітроохолоджувачів по аміаку визначається за формулою:

(7.46)

де: V – місткість одного повітроохолоджувача по аміаку таб. 5.10 ([2] с. 122

Таблиця 7.11

Назва камери	Qобл кВт	tкам ^0С	t0 ^0С	Δt ^0С	tвх ^0С	tвих ^0С	івх кДж/кг	івих кДж/кг	К Вт/(м^2К)	ρп кг/м^3	Fр м^2	Марка повітро-охолоджувача	Fд м^2	nр	nд	VПО м^3/с	VП м^3
Камера Домор. риби	86,9	-30	-40		-28	-32	-30	-34	17,5	1,3	722,16	Air Max INGE 504C45		1,87		0,017	0,11
Камера зберігання риби	42,88	-25	-40		-23	-27	-25	-29	17,5	1,3	343,04	Air Max iNGE 502A45		3,6		0,008	0,073

Дата добавления: 2015-08-31