Проектировочный расчет двухкамерного специализированного холодильника
Работа из раздела: «
Производство и технологии»
/
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему:
ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ДВУХКАМЕРНОГО СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ХОЛОДИЛЬНИКА
СОДЕРЖАНИЕ
- 1. Исходные данные
- 2. Расчет и выбор основных строительных размеров камеры
- 3. Планировка холодильника
- 4. Расчет теплопритоков по камерам
- 4.1 Расчет потребляемой толщины изоляции
- 4.2 Расчет теплопритоков через ограждение
- 4.3 Расчет теплопритоков от технологической нагрузки
- 4.4 Расчет вентиляционного теплопритока
- 4.5 Расчет эксплуатационных теплопритоков
- 5. Расчет тепловой нагрузки на оборудование и компрессор
- 6. Выбор схемы холодильной установки и оборудования
- 6.1 Выбор схемы холодильной установки
- 6.2 Выбор оборудования
- 7. Расчет воздухоохладителя
- 8. Расчет эксплуатационных характеристик
- 8.1 Расчет равновесной температуры в камерах
- 8.2 Расчет равновесной влажности в камерах
- 8.3 Расчет усушки продукта
- 8.4 Расчет среднеобъемной температуры штабеля
- 8.5 Расчет времени инееобразования
- Список использованой литература
- 1 Исходные данные
- Таблица 1.1
- Камера 1
№ вар
|
Еусл
|
Тара
|
Продукт
|
|
|
Система охлаждения
|
Хладагент
|
|
15
|
300
|
в штабелях
|
томаты
|
4
|
1
|
Непосредственно прямоточная
|
R134а
|
|
|
- Таблица 1.2
- Камера 2
№ вар
|
|
продукта
|
Тара
|
|
|
|
Система охлаждения
|
|
15
|
30
|
охлаждение томатов
|
в штабелях
|
|
4
|
24
|
Непосредств. прямоточная
|
|
|
- Таблица 1.3
- Температура наружная средняя по месяцам,
Январь
|
Февраль
|
Март
|
Апрель
|
Май
|
Июнь
|
Июль
|
Август
|
Сентябрь
|
Октябрь
|
Ноябрь
|
Декабрь
|
|
-18
|
-11
|
0
|
10
|
17
|
22
|
24
|
26
|
16
|
10
|
-2
|
-17
|
|
|
- Таблица 1.4
- Суточное поступление продукта по месяцам, в % по емкости камеры хранения
Январь
|
Февраль
|
Март
|
Апрель
|
Май
|
Июнь
|
Июль
|
Август
|
Сентябрь
|
Октябрь
|
Ноябрь
|
Декабрь
|
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2
|
4
|
8
|
6
|
2
|
-
|
-
|
|
|
- Таблица 1.5
- Грузооборот продукта по месяцам через камеру №2, в % к величине заданной в табл. 1.2
Январь
|
Февраль
|
Март
|
Апрель
|
Май
|
Июнь
|
Июль
|
Август
|
Сентябрь
|
Октябрь
|
Ноябрь
|
Декабрь
|
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
30
|
90
|
100
|
80
|
20
|
-
|
-
|
|
|
- 2. Расчет и выбор основных строительных размеров камеры
- Рассчитываем строительную площадь для камеры №1 по формуле:
- ,
- где =0,25 т/м3 - условная норма загрузки;
- =0,7…0,75 - коэффициент, учитывающий проходы, отступы (принимаем =0,75);
- =4,2 м - грузовая высота для металлических контейнеров.
- (м2)
- Рассчитываем строительную площадь для камеры №2 по формуле:
- (м2)
- где - грузооборот продукта;
- - продолжительность цикла холодильной обработки
- - норма загрузки на 1 м2 строительной площади,
- (м2)
- Суммарная строительная площадь камер:
- (м2)
- Строительная площадь вспомогательного помещения
- (м2)
- Строительная площадь машинного отделения:
- (м2)
- Строительная площадь служебного помещения:
- (м2)
- Общая строительная площадь:
- (м2)
- Определяем число строительных квадратов:
- 3. Планировка холодильника
- Определяем количество квадратов для каждого помещения:
- Число квадратов для камеры №1:
- Число квадратов для камеры холодильной обработки:
- Число квадратов для машинного отделения:
- Число квадратов для вспомогательного помещения:
- Число квадратов для служебного помещения
- После выбора числа квадратов можно спланировать холодильник относительно сторон света, схема которого представлена на рисунке 3.1.
- Рис.3.1 - Планировка холодильника
- Высоту стен холодильника принимаем равной 6 м.
- 4. Расчет теплопритоков по камерам
- 4.1 Расчет потребляемой толщины изоляции
- Расчет толщины изоляции наружной стены камеры №1 с северной стороны:
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- =0,88Вт/мК; =0,02м;
- =0,82Вт/мК; =0,38м;
- =0,3Вт/мК; =0,005м;
- =0,029Вт/мК
- м,
- принимаем м
- Толщину изоляции для западной стены камеры №1 принимаем такую же, как и для северной стены камеры.
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Для наружной стены камеры №2 с северной стороны:
- м
- Принимаемм, такую же толщину изоляции принимаем и для восточной наружной стены камеры.
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Расчет толщины изоляции для внутренней стены камеры №1, смежной с вспомогательным помещением:
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК
- м
- Принимаем м.
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Расчет толщины изоляции для внутренней стены камеры №2, смежной с вспомогательным помещением:
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК
- м
- Принимаемм.
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Расчет толщины изоляции для внутренней стены камеры №1, смежной с машинным отделением и служебным помещением:
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК.
- м
- Принимаем м.
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Расчет толщины изоляции для внутренней стены камеры №2, смежной с камерой №1:
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК.
- м
- Принимаем м.
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Расчет толщины изоляции для покрытия камеры №1:
- Толщина изоляции для покрытия будет состоять из слоя 3 и слоя 4.
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м.
- Вт/мК; м;
- Вт/мК;
- м
- Принимаем слой керамзита м
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Расчет толщины изоляции для покрытия камеры №2:
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м.
- Вт/мК; м;
- Вт/мК;
- м
- Принимаем слой керамзита м
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Расчет толщины изоляции для пола с подогревом камеры №1:
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК.
- м
- Принимаем слой керамзита м
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Расчет толщины изоляции для пола с подогревом камеры №2:
- Для каждого материала выбираем соответствующие коэффициенты теплопроводности и толщины:
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК; м;
- Вт/мК.
- м
- Принимаем слой керамзита м
- Действительный коэффициент теплоотдачи:
- Рис 4.1 - Планировка двухкамерного холодильника
- 4.2 Расчет теплопритоков через ограждение
- Теплоприток через ограждения можно найти по формуле:
- где Q1T - теплоприток, обусловленный разностью температур в камере и снаружи, Q1С - теплоприток, обусловленный наличием солнечной радиации.
- Найдем для каждой стены пола и покрытия эти составляющие теплопритока через ограждение:
- Теплоприток от разности температур для камеры №1:
- - северная стена:
- Вт
- - западная стена:
- Вт
- - смежной с МО и СП:
- Вт
- - смежной с ВП:
- Вт
- - покрытие:
- Вт
- Теплоприток от разности температур для камеры №2:
- - северная стена:
- Вт
- - восточная стена:
- Вт
- - смежной камерой №1:
- Вт
- - смежной с ВП:
- Вт.
- - покрытие:
- Вт
- Суммарный теплоприток от разности температур для камеры №1:
- Вт
- Суммарный теплоприток от разности температур для камеры №2:
- Вт.
- Теплоприток от солнечной радиации
- ,
- где - условная разность температур:
- для камеры №1:
- - западная стена:
- Вт
- - покрытие:
- Вт
- для камеры №2: - восточная стена:
- Вт
- - покрытие:
- Вт
- Суммарный теплоприток от солнечной радиации для камеры №1:
- Вт.
- Суммарный теплоприток от солнечной радиации для камеры №2:
- Вт.
- Суммарный теплоприток через ограждение для камеры №1:
- Вт
- Суммарный теплоприток через ограждение для камеры №2:
- Вт
- 4.3 Расчет теплопритоков от технологической нагрузки
- Теплоприток от технологической нагрузки можно найти по формуле
- где Q2ГР - теплоприток от груза, Q2ТАР - теплоприток от тары
- Теплоприток от груза для камеры №1:
- кВт
- Теплоприток от груза для камеры №2:
- кВт
- Теплоприток от тары для камеры №1:
- Вт
- Теплоприток от тары для камеры №2:
- Вт
- Теплоприток от технологической нагрузки для камеры №1
- Вт
- Теплоприток от технологической нагрузки для камеры №1
- Вт
- 4.4 Расчет вентиляционного теплопритока
- Вентиляционный теплоприток можно найти по формуле
- Принимаем число рабочих в камере №1 - 4 человек, а в камере №2 - 2 человека.
- Вентиляционный теплоприток в камере №1:
- Вт
- Вентиляционный теплоприток в камере 2:
- Вт
- 4.5 Расчет эксплуатационных теплопритоков
- Теплоприток эксплуатационный можно найти по такой формуле
- Теплоприток от освещения:
- - для камеры №1
- Вт
- - для камеры №2
- Вт
- Теплоприток от работающих людей:
- - для камеры №1
- Вт
- - для камеры №2
- Вт
- Теплоприток от оборудования принимаем Вт
- Теплоприток от открывания дверей:
- - для камеры №1
- Вт
- - для камеры №2
- Вт
- Суммарный эксплуатационный теплоприток для камеры №1:
- Вт
- Суммарный эксплуатационный теплоприток для камеры №1:
- Вт
- 5. Расчет тепловой нагрузки на оборудование и компрессор
- Тепловая нагрузка на оборудование:
- Для камеры №1:
- Вт
- Для камеры №2:
- Вт
- Тепловая нагрузка на компрессор:
- Для камеры №1:
- Вт
- Для камеры №2:
- Вт
- 6. Выбор схемы холодильной установки и оборудования
- 6.1 Выбор схемы холодильной установки
- Для подержания необходимых температур в камерах выбираем рассольную схему холодильной установки с хладоносителем R134a. Для охлаждения хладоносителя в испарителе выбираем одноступенчатую холодильную машину, работающую на R134a.
- Расчеты параметров циклов для холодильных машин для каждой камеры отдельно.
- Камера хранения (камера №1):
- - холодопроизводительность цикла
- ;
- - температура конденсации
- ;
- - температура кипения
- .
- - температура всасывания
- - холодильный агент R134a
- Рис.6.1 - Схема и цикл фреоновой холодильной машины
- Параметры в узловых точках цикла находим по Р-і диаграмме для R134a и заносим значения в таблицу 6.1.
- Таблица 6.1
- Параметры цикла
Параметры
|
Точки
|
|
|
1
|
2s
|
2
|
3
|
4
|
|
|
0
|
58
|
60
|
30
|
-10
|
|
|
0,2
|
0.9
|
0,9
|
0,9
|
0,2
|
|
|
405
|
440
|
448
|
250
|
250
|
|
|
0,101
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
- Энтальпия в т2.находим через адиабатный КПД:
- Удельная массовая холодопроизводительность:
- .
- Удельная нагрузка на конденсатор:
- .
- Удельная работа цикла:
- Массовый расход циркулирующего холодильного агента. Требуемый для отвода теплоты:
- ,
- где - требуемая холодопроизводительность компрессора;
- Требуемая теоретическая объёмная производительность компрессора:
- .
- На основании полученного значения по каталогу выбираем агрегат ХМ с компрессором, объёмная подача которых на 20-40% больше требуемого
- Значения
- Действительная холодопроизводительность компрессора:
- кВт
- Полная тепловая нагрузка на конденсатор
- Адиабатная мощность компрессора:
- Эффективная мощность компрессора:
- Мощность электродвигателя:
- Камера холодильной обработки (камера №2):
- - холодопроизводительность цикла
- ;
- - температура конденсации ;
- - температура кипения .
- - температура всасывания .
- - холодильный агент R134a
- Рис.6.2 - Схема и цикл фреоновой холодильной машины
- Таблица 6.2
- Значения параметров в характерных точках стандартного цикла
Параметры
|
Точки
|
|
|
1
|
2s
|
2
|
3
|
4
|
|
|
5
|
51
|
60
|
30
|
-5
|
|
|
0,24
|
1,1
|
1,1
|
1,1
|
0,24
|
|
|
406
|
446
|
438
|
252
|
252
|
|
|
0,082
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
|
- Энтальпия в т2.
- Удельная массовая холодопроизводительность:
- .
- Удельная нагрузка на конденсатор:
- .
- Удельная работа цикла:
- Массовый расход холодильного агента:
- где - требуемая холодопроизводительность компрессора;
- Требуемая теоретическая объёмная производительность компрессора:
- .
- На основании полученого значения по каталогу выбираем агрегат ХМ с компрессором, объёмная подача которых на 20-40% юольше требуемого
- Значения
- Действительная холодопроизводительность компрессора:
- кВт
- Полная тепловая нагрузка на конденсатор
- Адиабатная мощность компрессора:
- Эффективная мощность компрессора:
- Мощность электродвигателя:
- 6.2 Выбор оборудования
- Для камеры хранения ( камера №1)
- размерами: м; температурой в камере; тепловой нагрузкой на оборудование .
- Для камеры холодильной обработки (камеры №2):
- размеры ;температурой в камере ; тепловой нагрузкой
- Подбираем компрессор и компрессорный агрегат марки К-22ФВ22 І
- Техническая характеристика
Показатель
|
К-22ФУ45 ІІ
|
|
Холодопроизводительность, кВт
|
31,6
|
|
Диапазон роботы,
|
-15 +30
|
|
Потребляемая мощность, кВт
|
10,8
|
|
Марка компрессора
|
22ФУ45
|
|
Электродвигатель:
|
|
|
Тип
|
АОП2-72-6
|
|
Мощность, кВт
|
22
|
|
Частота вращения ,
|
970
|
|
Габаритные размеры, мм
|
|
|
Вес, кг
|
650
|
|
|
- Камера №1
- Подбор батарей
- Выбираем пристеночные батареи. Батареи изготавливают из стандартных секций. Принимаем батарею, состоящую из двух секций СК и шести средних типа СС.
- Длина каждой секции СК 2750мм, СС - 3000мм, тогда общая длина батарей составит
- Ширина батарей из 6 труб 1500мм
- Площадь поверхности батарей при шаге навивки ребер 20мм:
- Потребная площадь поверхности батарей:
- ;
- где -температурный напор;
- - коэффициент теплопередачи приборов охлаждения.
- Количество батарей:
- Принимаем число пристенных батарей для камеры №1 =3
- холодильный установка теплоприток инееобразование
- 7. Расчет воздухоохладителя
- Исходные данные:
- - холодопроизводительность
- - температура воздуха в камере
- - влажность воздуха
- - вид рабочей среды воздухоохладителя - рассолы
- - температура кипения холодильного агента
- - средняя температура хладоносителя
- - температурный перепад для потока воздуха
- - скорость воздуха в живом сечении
- - число рядов труб по ходу воздуха
- - число рядов труб в живом сечении (фронтальной плоскости)
- - разность температур между хладагентом и воздухом помещения
- Таблица 1
- Техническая характеристика трубчато-ребристых поверхностей
Рабочая среда
|
Материал, ребер, трубок
|
Размер трубок,
|
Размер ребер,мм
|
Коэффициент оребрения
|
Компактность,
|
Удельная масса,
|
|
|
|
|
Шаг,
|
Толщина,
|
|
|
|
|
Рассолы
|
Сталь
|
|
15
|
0.4
|
8
|
210
|
2,8
|
|
|