Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент кадровой политики и образования

ФГОУ СПО «Мелеузовский механико-технологический техникум»

Специальность 1711

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Расчет холодильника при овощехранилище вместимостью 2000 т

Студент: Е.Г. Караськин

Руководитель проекта: М.Р. Мицукова

Консультант по экономической части: Т.В. Ишбаева

Нормоконтроль: В.В. Прокудин

Мелеуз 2005

ВВЕДЕНИЕ

Искусственное охлаждение используется человеком для своих нужд с древних времен.

Без холодильной техники невозможно прокормить растущее население планеты, поэтому важно развитие и совершенствование, расширение функциональных возможностей. На предприятиях торговли и общего питания для бесперебойного снабжения населения продуктами необходимо хранить запасы пищевых продуктов, в том числе и скоропортящихся, требующего влажного режима хранения лучший способ хранения пищевых продуктов холодом подавляется жизнедеятельность микроорганизмов, замедляется биохимические процессы. Поэтому сохраняется первоначальное качество пищевых продуктов, их естественный вид, вкус, питательная ценность.

В процессе производства и увеличения объемов реализации пищевых продуктов немаловажная роль принадлежит холодильной технике, которая позволяет создавать запасы скоропортящихся пищевых продуктов в широком ассортименте.

- Увеличивать продолжительность хранения замороженных продуктов.

- Продавать пищевая продукты сезонного производства равномерно в течение года.

- Снижать товарные потери при хранении и транспортировке продовольственных товаров.

- Внедрять прогрессивные метода оказания услуг населению предприятиями торговли и общественного питания, обеспечивая высокий уровень обслуживания.

- Удовлетворять потребности населения в доброкачественных продуктах питания.

Первая в мире холодильная машина была сконструирована англичанином Дж. Перкинсом в 1819 году, качестве хладагента конечно был применен этиловый эфир. В 1871 году француз Ш. Гелье создал холодильную машину, работающую на метиловым эфире, и в 1872 году англичанин Бойль, изобрел холодильную машину, в которой в качестве рабочего тела был использован аммиак.

Широкое практическое применение холодильных машин началась в 80-е годы 19 столетия.

Холодильные машины применяют в пищевой, мясомолочной промышленности и в сельском хозяйстве. Для холодильной обработки и хранение пищевых продуктов (овощей и фруктов) в химической, нефтехимической промышленности и во многих других случаях.

В настоящее время преимущественно используют холодильные машины компрессорного типа. При наличии дешевых источников теплоты применяют теплоизолирующие машины.

Холодильные машины работают на хладагентах хлорфторуглеродах (R11. R12. R13. R115. R502 и другие), это создает проблему их замены переходными однокампанентными хладагентами (R22. R123. R124. R140b. R142b) и их смесями с низким потенциалом разрушения озонового слоя, применение которых в соответствии с международным соглашением (монреальский протокол 1987 года) возможно до 2030 года, а так же озонобезопасными однокомпанентными хладагентами (R23. R22. R120. R139a. R148a) и их смесями или природными веществами (R717. R744. R290. R600. R600a).

1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Территория, на которой родился Санкт Петербург, издревна была дальней окраиной Новгородской Руси, а затем московского государства.

Известно, что в 18 веке эти места называли Ижорской землей. По одному из притоков нивы, небольшой извилистой реки Ижоря, протекающей ныне среди южных питерских пригородов.

Санкт - Петербург центр ленинградской области, город федерального значения, субъекта РФ город - Герой. Важнейший после Москвы экономически научный и культурный центр, крупный транспортный узел России, морской и речной порт. В административном отношении С-П разделен на 13 регионов, расположен на северо - западной европейской части России, большая часть города в пределах при Невской низменности, на реке Нева и прилегающем ее устью побережья Невской губы финского залива, Балтийского моря, а так же на многочисленных островах разветвленной Невской дельты.

Ныне в черте города 45 рек,40 искусственных каналов протяженностью 300 км. Климат С-П. морской с чертами континентального, частая смена воздушных масс много атмосферных фронтов. Зима умерено мягкая морозная средняя температура самых холодных месяцев января и февраля -7 -8 С.

Весна поздняя, лето теплое со сменой солнечных и дождливых дней. Средняя температура июля 17,8 0С. Осень затяжная, туманная.

В 1762г. учреждена комиссия о каменном строении Санкт-Петербурга и Москвы.

2 ВЫБОР РАСЧЁТНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Расчетный режим холодильных установок характеризуется температурой кипения t0, конденсации всасывания (паров на входе в компрессор) tвс и переохлаждение жидкого хладагента перед регулирующим вентилем tрв. Значения этих параметров выбирают от назначения холодильной установки и расчетно-наружных условий.

2.1 Расчетные параметры наружного воздуха

От параметров наружного воздуха (в основном от температуры), зависит количество поступления теплопритоков в камеры, температуры конденсации холодильного агента, температура воды охлаждаемой в градирне или поступающей из естественных водоемов и холодопроизводительность установки.

Холодильные установки рассчитывают как правило на самый жаркий период года, поэтому в качестве расчетной летней температуры наружного воздуха для города Санкт-Петербурга принимается tр.л=270С, в качестве среднегодовой температуры наружного воздуха принимается tср=4,30С, в качестве расчетной летней относительной влажности наружного воздуха принимаются ц= 39%, а расчетной зимней влажности принимается ц=82% (приложение 1, таблица 2.1 - значение некоторых параметров (приложение1 (1)) - Лашутина, Судов, стр.40), географическая широта 600.

2.2 Расчетная температура воды для охлаждения конденсаторов

При оборотном водоснабжении начальную температуру воды для охлаждения конденсаторов принимают на 2-30С выше температуры воздуха по смоченному термометру, поэтому находится температура воды по i-d диаграмме.

i, i = const ц=59%

кДж/кг

tл=27⁰С А

ц=100%

tм=21⁰С В

б, г/кг

Рис. 1. I-d диаграмма влажного воздуха

Находится точка А с параметрами ц=59% и ц=100%. Из точки А двигаясь по линии параметральной i = const до пересечения линии параметральной i = const до пересечения с линией ц=100%. Температура насыщенного воздуха в точке. В пересечения будет искомой температурой tм=210С.

Температура воды входящей в конденсатор находится по формуле:

tв1 = tмт (2-р), 0С, (2.1)

где tмт - температура воздуха по мокрому термометру, 0С

tв1 =21+3=240С

Температура воды, выходящей из конденсатора находятся по формуле:

tв1 = tв1 + (4-50С), 0С (2.2)

tв1= 24+5=290С

Температура конденсации находится по формуле:

tкд = (tв1+tв2) / 2+ (4-60С (2.3)

tкд = (24+29) / 2+5,5 = 320С

Температура переохлаждения находится по формуле:

tп = tв1+3, 0С (2.4)

tп= 24+3=270С

2.3 Расчетные параметры внутреннего воздуха и продолжительность холодильной обработки

Расчетные значения температуры и влажности воздуха в охлаждаемых помещениях (в камерах холодильника) выбираются в зависимости от их назначения, вида продукта. Технологических особенностей хранения (замораживание, охлаждение, хранение и так далее).

Расчетные параметры воздуха камер хранения при овощной базе (овощехранилище), приведенные в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Камеры и другие охлаждаемые помещения	Параметры воздуха	t0С продуктов	Продолжительность холодильной обработки и хранения (ч.)
	t,0С	ц,%	начальн. t0С	конечн. t0С
Хранения картофеля Хранение лука (чеснока) Хранение моркови Хранение свеклы	+2…+4 +1…-3 +2…+6 +1…-1	85-95 70-80 85-95 85-95	20 20 20 20	3 0 3 0	24 24 24 24

Расчетную температуру грунта под полом, принимается при электрообогреве грунта равной 20С.

3 РАСЧЁТ ПЛОЩАДЕЙ, ОБЪЁМНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ РЕШЕНИЕ ХОЛОДИЛЬНИКА

3.1 Расчет площадей

База овощей (овощехранилище) - это самостоятельное предприятие, что позволяет более широка и полно использовать холодильные емкости в течении года.

В составе этой базы для овощей, с общей вместимостью 2000 т. имеются такие производственные помещения:

- камеры хранения овощей;

- помещения товарной обработки (переработка, фасовка, упаковка);

-экспедиция для приемки и отпуска продукции.

Так как холодильник имеет вместимость 2000 т., то он имеет 100% вместимость.

Тогда хранение картофеля приходится 25% вместимости овощехранилища, на хранение лука - 25%, моркови - 25% , свеклы - 25%.

Сетку колонн выбирается 6х12 м, т.к. этот выбор целесообразен для данного холодильника.

3.2 Расчет площади камер хранения картофеля

Определяется общая вместимость грузового объема камер хранения картофеля:

Вхр.к. = Вхол. *25% (3.1)

Вхр.к. = 2000 * 0.25 = 500 т.

Рассчитывается грузовой объем камер

Vгр= Вхр.к. /qэ (3.2)

где Вхр.к. - условная вместимость камер, т.

qэ - норма загрузки, т/м3 (картофель положен в деревянных контейнерах qэ 0,5 т/м3 , по табл. 2.3.)

Vгр= 500 / 0,5 = 1000 м3

Определяется грузовая площадь камер.

Fгр= Vгр / hгр, м2 (3.3)

где hгр - грузовая высота или высота штабеля, м ( hстр. = 6м , то hгр = 5 м

Fгр= 1000 / 5 = 200, м2

Определяется строительная площадь камер:

Fстр = Fгр / вF, м3 (3.4)

где вF - коэффициент используется строительной площади камер (вF = 0,75, на стр.25 (3))

Fстр = 200 / 0,75 = 266 м2

Определяется число строительных прямоугольников

n = fстр /f (3.5)

где f - строительная площадь одного прямоугольника, определяется выбранной сеткой колон, м2 (f= 6х12 = 72 м2 )

n= 266 /72 = 4

Условно принимается площадь равной строительным квадратам, тогда

Fстр = 72 * 4 = 288 , м2

Определяется условная действительная вместимость камер

Вg = В* ng / n ,т (3.6)

где ng - принятое число строительных прямоугольников

Вg = 500*4/3,7 = 540 т

Так как в одной камере при овощехранилище должно быть примерно 250 т вместимости груза более не рекомендуется, для хранения картофеля выходит 2 камеры.

3.3 Расчет площади камер хранение лука (чеснока)

Определяется общая вместимость камер хранения лука.

Вхр.к. = Вхол. *25% (3.7)

Вхр.к = 2000*0,25 = 500 т.

Расчесывается грузовой объем камер

Vгр= Вхр.к. /qэ (3.8)

где Вхр.к. - условная вместимость камер, т.

qэ - норма загрузки, т/м3 (лук положен в деревянных контейнерах qэ =0,38 т/м3 , по табл. 2.3.)

Vгр= 500 / 0,38 = 1315,8 м3

Определяется грузовая площадь камер.

Fгр= Vгр / hгр, м2 (3.9)

Fгр= 1315,8 / 5 = 263, м2

Определяется строительная площадь камер:

Fстр = Fгр / вF, м3 (3.10)

где (вF = 0,75 , на стр.25 (3))

Fстр = 263/ 0,75 = 350 м2

Определяется число строительных прямоугольников

n = fстр /f (3.11)

n= 300 /72 = 5

Условно принимается площадь равной строительным квадратам, тогда

Fстр = 72 * 5 = 360 , м2

Определяется условная действительная вместимость камер

Вg = В* ng / n ,т (3.12)

где ng - принятое число строительных прямоугольников

Вg = 500*5/4,86 = 514 т

Так как в холодильнике, положено располагать одну камеру примерно 230 т. вместимостью, то для хранения лука (чеснока) выходит 2 камеры:

В №1 Fстр = 216, м2 и Вд=308,4 т.

В №2 Fстр = 144, м2 и Вд=205,6 т.

3.4 Расчет площади камер хранения моркови.

Определяется общая вместимость грузового объема камер хранения моркови.

Вхр.к. = Вхол. *25% (3.13)

Вхр.к = 2000*0,25 = 500 т.

Расчесывается грузовой объем камер

Vгр= Вхр.к. /qэ (3.14)

где Вхр.к. - условная вместимость камер, т.

qэ - норма загрузки, т/м3 (лук положен в деревянных контейнерах qэ =0,36 т/м3 , по табл. 2.3.)

Vгр= 500 / 0,36 = 1390 м3

Определяется грузовая площадь камер.

Fгр= Vгр / hгр, м2 (3.15)

Fгр= 1390 / 5 = 278, м2

Определяется строительная площадь камер:

Fстр = Fгр / вF, м3 (3.16)

где (вF = 0,75 , на стр.25 (3))

Fстр = 278/ 0,75 = 370 м2

Определяется число строительных прямоугольников

n = fстр /f (3.17)

n= 370 /72 = 5

Условно принимается площадь равной строительным квадратам, тогда

Fстр = 72 * 5 = 360 , м2

Определяется условная действительная вместимость камер

Вg = В* ng / n ,т (3.18)

где ng - принятое число строительных прямоугольников

Вg = 500*5/5,14 = 486,4 т

Так как в холодильнике, положено располагать одну камеру примерно 230 т.

Вместимостью, то для хранения лука (чеснока) выходит 2 камеры:

В №1 Fстр = 216, м2 и Вд=292 т.

В №2 Fстр = 144, м2 и Вд=194 т.

3.5 Расчет площади камер хранения свеклы.

Вхр.к. = Вхол. *25% (3.19)

Вхр.к = 2000*0,25 = 500 т.

Расчесывается грузовой объем камер

Vгр= Вхр.к. /qэ (3.20)

где Вхр.к. - условная вместимость камер, т.

qэ - норма загрузки, т/м3 (лук положен в деревянных контейнерах qэ =0,46 т/м3 , по табл. 2.3.)

Vгр= 500 / 0,46 = 1087 м3

Определяется грузовая площадь камер.

Fгр= Vгр / hгр, м2 (3.21)

Fгр= 1087 / 5 = 217,4 , м2

Определяется строительная площадь камер:

Fстр = Fгр / вF, м3 (3.22)

где (вF = 0,75 , на стр.25 (3))

Fстр = 217,4 / 0,75 = 290 м2

Определяется число строительных прямоугольников

n = fстр /f (3.23)

n= 290 /72 = 4

Так как вместимость одной камеры должна соответствовать примерно 250 т, то будет две камеры хранения свеклы

В №1 Fстр = 145 , м3 и Вд=250 т.

В №2 Fстр = 145 , м3 и Вд=250 т.

3.6 Расчет площади вспомогательных помещений и общая площадь всего холодильника

Площадь отводимую для вспомогательных помещений (коридор, тамбур, экспедиция загрузки и разгрузки и так далее) принимают равной 20-40 % суммы охлаждаемых помещений холодильника.

Определяется площадь вспомогательных помещений по следующей формуле:

Fвсп= (0,2…0,4)* У Fстр , м2 (3.24)

где У Fстр - суммарная площадь охлаждаемых помещений, м2

Fвсп= 0,4 * У (288+360+360+290) = 520 , м2

Определяем количество строительных прямоугольников.

n= Fвсп / f (3.25)

n= 570 / 72 = 7

Условно принимается площадь вспомогательных помещений по следующему порядку:

а) Из расположения плана холодильника выходит 3 строительных прямоугольника на долю коридора Fкор=216, м2;

б) На долю цеха отварной обработки остается 4 строительных прямоугольника Fцех=288, м2.

Площадь,отводимую экспедицией (для приемки и отпуска продукта) и служебно-бытового помещения в сумме принимают равной 20-30 % от суммы площадей охлаждаемых помещений.

Вычисляется площадь вспомогательных помещений по формуле:

Fвсп=(0,2…0,3) * У Fстр (3.26)

Fвсп=0,27 * У (288+360+360+290) = 351 , м2

Определяется количество строительных прямоугольников:

n=Fвсп / f (3.27)

n= 351 / 72 = 5

3.6 Объемно планировочное решение холодильника

Рассчитав площадь холодильника, выбирают планировку холодильника.

Условно принимаем площадь вспомогательных помещений равной 5 строительным прямоугольникам, тогда Fвсп= 72*5=360, м2

Из расположения плана холодильника на долю экспедиции будет4 строительных прямоугольника Fэкс=288, м2, тогда на долю служебного помещения остается 1 строительный прямоугольник 6х12, м2 Fсл=72, м2 .

Для лучшей организации и быстрого выполнения грузовых операций, холодильник предусматривает автомобильную платформу, которая располагается вдоль длинны холодильника.

Авто-платформа имеет ширину 7-9 м, а длину ее вдоль длинны холодильника.

Общая площадь всех помещений холодильника всем контуре ограждений овощехранилища, составляет:

Fобщ= У Fвсп+У Fк.хр, м2 (3.28)

где У Fвсп - сумма площадей всех вспомогательных помещений , м

У Fк.хр - сумма площадей камер хранения овощехранилища , м2

Fобщ= У 9 504+360) + У (290+360+360+290) = 2164 , м2

Определяют количество строительных прямоугольников:

n=Fобщ / f (3.29)

n= 2164 / 72 = 30

4 РАСЧЁТ И ПОДБОР ИЗОЛЯЦИИ

Данные для расчета изоляции приводятся в таблице.

Таблица 4.1

Наименование	№ слоя	Материал слоя	Толщина д, м	Коэффициент теплопроводности, л, Вт/(м * К)
1	2	3	4	5
Наружная стена	1	Штукатурка по мет. сетке	0,02	0,93
	2	Теплоизоляция ПСБ С	0,085	0,05
	3	Слой битума с рулонным параизоляц. материалом	0,005	0,47
	4	Штукатурка цементно-песчаная	0,02	0,93
	5	Кирпичная кладка	0,38	0,82
	6	Штукатурка цементно-гладкая	0,02	0,93
Стена внутренняя	1	Штукатурка по мет. Сетке	0,02	0,93
	2	Пенопласт поливинил Хлор. ПХВ-2		0,047
	3	Дидроизол обрилум	0,003	0,03
	4	Штукатурка цементно-песчаная	0,02	0,93
	5	Плиты тепло-изоляциооные из ячеистого бетона	0,15	0,15
	6	Штукатурка цементно-гладкая	0,02	0,93
Перегородка	1	Штукатурка по мет. Сетке	2*0,02	0,93
	2	Теплоизоляция полиуритан. Жесткая П9-101		0,041
	3	3. Битум заменой	0,003	0,18
	4	Бетон тяжелый (наруж)	0,15	1,6
Пол с эл/подо-гревом на грунте	1	покрытие чистого пола	0,36	0,83
	2	Бетонная стяжка	0,4	1,6
	3	Теплоизляция гравий керамзитовый		0,19
	4	Пароизоляция (гидроизоляция )	0,004	0,31
	5	Железобетонные плиты (перекр. с электра подогревом)	0,2	2,02
	6	Бетонная подготовка	0,1	1,2
	7	Грунт	--	--
Бесчердачное покрытие	1	Кровельный гидроизоляционный ковер (рубероид)	0,12	0,17
	2	Бетонная стяжка	0,4	1,6
	3	Теплоизоляционный слой, шлак гранулированный		0,19
	4	Железобетонная плита покрытия.	0,2	2,02

Для уменьшения теплопритоков в охлаждаемые камеры через наружные ограждения, ограждения камер покрывают тепловой изоляцией.

Срок службы холодильника его экономические показатели во многом определяются качеством изоляции.

Для тепловой изоляции применяют материалы органического и не органического происхождения, а так же синтетические.

Для защиты от грызунов поверх изоляции под штукатуркой на высоте 0,7 м от пола прокладывают металлическую сетку с ячейками 10х10 мм с загибом сетки под пол.

Оптимальные значения коэффициентов теплопередачи наружных ограждений даны в таблице 8 , а внутренних в таблице 9, стр99 (1) .

Толщину теплоизоляции определяют по формуле:

дщ = лщ [ 1/k - (1(бн + д1/ л1 + д2/ л2+ дn/ лn+1/ бв)] ,м (4.1)

где дщ - толщина слоя теплоизоляции , м

лщ - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, Вт/(м2* К) (табл. 2.8 (3))

k - коэффициент теплопередачи ограждения Вт/(м2* К) (принимают по табл.8 и 9 (1)).

бн и бвп - коэффициенты теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности и от внутренней поверхности ограждения к воздуху камеры, Вт/(м2* К) (по табл.10 (1))

д1, д2… дn - толщина слоев строительных материалов, входящих в состав ограждения, м.

л1 , л2 …лn - коэффициенты теплопроводности строительных материалов входящих в состав ограждения, Вт /( м3 К) (принимают по таблице 2.8 (3)).

Таблица теплоизоляционного слоя идет в соответствии с ГОСТом: 25мм, 30 мм, 50 мм, 100 мм . Засыпная теплоизоляция идет без ГОСТа в безразмерной величине.

Данные для расчёта толщины изоляционного слоя приводятся в таблице 4.1.

Определяется толщина теплоизоляционного слоя северной и западной наружной стены. Камеры 1 и 2 , так как в этих камерах температура и влажность воздуха одинаковая, то и продукт хранения(картофель) естественно тоже будет один и тот же.

диз = 0,05 [ 1/0,45 - (1/23,3н + 3*0,02/ 0,93 + 0,005/ 0,47+ 0,38/ 0,82+1/ 9)] = 85 мм

Принимается три теплоизоляционных слоя П-БС толщиной: 2х30 мм и 25 мм.

Так как у камер хранения свеклы (№5, №6) внутренняя перегородка общая то слой теплоизоляции будет располагаться на стороне камер хранения свеклы, так как здесь температура немного ниже, чем в камерах №1 и №2.

Рассчитывается толщина теплоизоляционного слоя восточной перегородки камеры №2. перегородка разделяет эту камеру хранения от коридора.

диз = 0,041 [1/0.48 - (2*0.02/0.93 + 0.003/0.18+0.15/1.6+1/9)] =75мм

Принимаем 2 теплоизоляционных слоя ПУ-101 толщиной : 50мм и 25 мм.

Определяется толщина изоляционного слоя западной наружной стены камеры №5.

диз = 0,05 [ 1/0.37 - (1/23.3 + 3*0.02/0.93 + 0.005/0.47 + 0.38/0.82 + 1/9)] = 100 мм.

Принимаем 1 слой теплоизоляцииПС-6С толщиной 100мм.

Определяем толщину слоя теплоизоляции южной внутренней стены камеры №% и №6, так как у этих камер температура и влажность воздуха одинаковые, то продукт хранения (свекла) будет одним и тем же.

диз =0,047 [ 1/0.39 (3*0.02/0.93 + 0.003/0.03 +0.15/ /0.15+1/9) = 60мм

Принимается 2 слоя теплоизоляции ПХВ-2 толщиной 2*30мм.

Находится толщина теплоизоляционного слоя восточной перегородки камеры №6.

Перегородка разделяет эту камеру хранения от коридора.

диз = 0,041*[1/0.45-(2*0.02/0.93 + 0.003/0.18 + +0.15/1.6 + 1/9)]= 80мм.

Принимаем 2 слоя теплоизоляции ПУ-101 толщиной 50мм и 30мм.

Определяется толщина теплоизоляционного слоя северной перегородки камеры №5 и №6 , так как в камерах №1 и №2 температура и влажность воздуха одинаковые, значит внутренняя перегородка будет общая.

диз = 0,041[1/0.58-(2*0.02/0.93+0.003/0.18+0.15/1.6+1/9)]=60мм

Принимаем 2 теплоизоляционного слоя ПУ-101 толщиной 2х30мм.

Определяем толщину теплоизоляционной засыпки пола с эл/подогревом на грунте у камер №1 и №2.

диз = 0,19[1/0,41-(0,36/0,83+0,4/1,6+,0004/0,31 + 0,2/2,02+ 0,1/1,2+1/9)]= 276мм

Принимается толщину теплоизоляционной засыпки гравия керамзитовая 280мм, так как целое число упрощает засыпки теплоизоляции камер№1 и №2.

диз = 0,19[1/0.4-(1/23.3+ 0.12/0.17+ 0.4/1.6+ 0.2/2.02+ 1/9)]=250мм

Применяется толщина теплоизоляционной засыпки, шлака гранулированного 250мм.

Определяется Толщина теплоизоляционной засыпки пола с Эл подогревом.

диз = 0,19[1/0.91-(0.36/0.83+0.4/1.6 +0.004/0.31 + 0.2/2.02+ 0.1/1.2 +1/9)]= 276мм

Принимается толщина теплоизоляционной засыпки гравия керамзитного 280мм так как целое число упрощает засыпку теплоизоляции.

Определяется толщина теплоизоляционной засыпки бес чердачного покрытия у камер №5 и №6.

диз = 0,19 [1/0.35-(1/23.3+ 0.12/0.17+0.4/1.6+ 0.2/2.02 +1/9)]= 314мм

Принимается толщина теплоизоляционной засыпки шлака гранулированного 320мм, так как целое число упрощает засыпку теплоизоляции.

Для камер №3,№4 и №7,№8 , расчеты аналогичны камерам №1,№2 и №5,№6.

Внутренние ограждения перегородки между камерами №1,№2 и №3,№4 и №5,№6 и №7,№8 состоит из блоков теплоизоляционных материалов, покрытые с обеих сторон цементно-гладкой штукатуркой.

Так как наружная температура воздуха зимой достигает до t= -24 С, а в камерах хранения поддерживается температура примерно от -1 … +3 С, то производится расчет на недопущение конденсации влаги в холодильные камеры, по формуле:

k < 0,95 * бн (tн-tр) / (tн-tв) , Вт/ (м2*К) (4.1)

где бн - коэффициент теплоотдачи с наружной стороны воздуха (бн=23,3);

k = 0.23 ;

tв - температура воздуха с наружи (tв= -24 С);

tр - температура точки росы (tр= -1 С).

k < 0,95 * 23,3 (0-(-1)) / (0-(-24)) = 0,92 Вт/ (м2*К)

0,23< 0,92 - значит конденсации в камерах хранения не будет.

5 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ХОЛОДИЛЬНИКА

Цель теплового расчета охлаждаемых помещений - это определения правильности выбора холодильного оборудования подбираемого на основании теплового расчета, учитывающий все виды теплопритока, которые могут повлиять на изменение температурного режима в камерах.

Холодопроизводительность оборудования определяют тепловым расчетом, который проводят для каждого охлаждающего помещения отдельно.

Теплоприток в каждую камеру Qобщ ,Вт , определяется как сумма отдельных теплопритоков.

Qобщ= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 , Вт (5.1)

где Q1 - теплоприток через ограждения конструкции помещения;

Q2 - теплоприток от продуктов при их холодной обработке;

Q3 - теплоприток от наружного воздуха при вентиляции помещений;

Q4 - теплоприток от различных источников при вентиляции помещений;

Q5 - теплоприток при дыхании овощей.

5.1 Расчет теплопритока Q1 через ограждения охлаждающих помещений

Определяется теплоприток Q1 для камер хранения картофеля №1 и №2

Теплоприток Q1 определяется по выражению:

Q1= Q1т + Q1с , Вт (5.2)

где Q1т - теплоприток через ограждения охлаждающих помещение, Вт

Q1с - тепловой приток от солнечной радиации, Вт.

Теплопритоки Q1т и Q1с определяют по формуле:

Q1т = k F (tн-tв) , Вт (5.3)

Q1с = k F^tс , Вт (5.4)

где k - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/ (м2 *К)

F - площадь теплопередающей поверхности ограждения, м2

tн - наружная расчетная летняя температура воздуха,0С

tв - расчетная температура в камере, 0С

^tс - Избыточная разность температур характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, 0С.

Для камер №1 и №2 определяется Q1т :

а) наружная стена северная (k=0,42 Вт/(м2* К), Fстены=6*24=144,м2 ; tн=270С; tв=+3 , 0С).

Q1т = 0,42*6*24*(27-3)= 1451,5 Вт

б) внутренняя перегородка восточная. Для этого ограждения tн=120С так как температура в коридоре достигает примерно tк=+12,0С

Q1т = 0,48*6,12 (12-3)=311,04 Вт

в) внутренняя перегородка южная. В камерах №5 и №6 температура воздуха немного ниже ( примерно на 30С ), чем температура воздуха в камерах №1 и №2, поэтому теплопритока через внутреннюю перегородку не будет.

г) наружная стена подвержена солнечной радиации, поэтому по таблице 58 (1) ^tс= 7,2 , 0С, так как стена побеленная известью.

Q1с= 0,42*6*12*7,2= 217,73 Вт

д) пол с электро-подогревом на грунте.

Q1т = 0,41*12*24 (2-3)= 2764,8 Вт

Теплоприток с пола имеет отрицательный знак (тепло-отвод), поэтому теплоприток не учитывается.

е) потолок (беспорядочное покрытие)

Q1т = 0,4*12*24 (27-3) = 2764,8 Вт

Для темного бес чердачного покрытия ^tс (избыточную разность температуры) принимают 17,7 , 0С

Q1с = 0,4*12*24*17,7 = 2040 Вт

Общая Q1об = У Q1т + У Q1с ,Вт

Для остальных камер теплопритока Q1 , камер №1 и №2, заносим в таблицу 5.11

Q1об = У (1451,5+311,04+725,7+2764,8)+ У (217,73+2040)= =7,511 кВт

Таблица 5.1

Ограждения	tв, 0С	Размеры	F , м2	tн, 0С	^t 0С	k Вт м2К	^tс 0С	Q1т Вт	Q1т Вт	Q1т Вт
		l	B	H
НС-С	+3	24	--	6	144	27	24	0.42	--	1451.5	--	1451.5
ВП-В	+3	--	12	6	72	12	9	0,48	--	311,04	--
ВП-Ю	Теплоприток Q1т имеет отрицательный знак, поэтому Q1т не будет.
НС-З	+3	--	12	6	72	27	24	0,42	7.2	725,7	217,7	943,4
Потолок	+3	24	12	--	288	27	24	0,4	17,7	2764,8	2040	4804,8
Пол	Теплоприток имеет отрицательный знак, поэтому его не будет.
Итого												7511

Определяется теплоприток в табличной форме для камер хранения лука и полученные результаты сводится в таблице 5.2

Таблица 5.2

Ограждения	tв, 0С	Размеры	F , м2	tн, 0С	^t 0С	k Вт м2К	^tс 0С	Q1т Вт	Q1т Вт	Q1т Вт
		l	B	H
НС-С	0	30	--	6	180	27	27	0.42	--	2041,2	--	2041,2
ВП-В	0	--	12	6	72	27	27	0,42	6,0	816,9	181,4	998
ВП-Ю	0	30	--	6	180	3	3	0,58	--	313,2	--	313,2
НС-З	0	--	12	6	72	12	12	0,45	--	388,8	--	388,8
Потолок	0	30	12	--	360	27	27	0,35	17,7	3402	2230	5632,2
Пол	0	30	12	--	360	2	2	0,41	--	295,2	--	2295,2
Итого												9670

Определяется теплоприток Q1 , для камер хранения свеклы №5 и №6, и полученные результаты сводятся в таблице 5.3.

Таблица 5.3

Ограждения	tв, 0С	Размеры	F , м2	tн, 0С	^t 0С	k Вт м2К	^tс 0С	Q1т Вт	Q1т Вт	Q1т Вт
		l	B	H
НС-С	0	24	--	6	144	3	3	0.58	--	250,56	--	250,56
ВП-В	0	--	12	6	72	12	12	0,45	--	388,8	--	388,8
ВП-Ю	0	24	--	6	144	23	23	0,39	--	1292	--	1292
НС-З	0	--	12	6	72	27	27	0,42	7,2	816,5	217,7	1034
Потолок	0	24	12	--	288	27	27	0,35	17,7	2721,6	1784,2	4505,8
Пол	0	24	12	--	288	2	2	0,41	--	2361,6	--	236,2
Итого												7707,2

Определяется теплоприток Q1 для камер хранения №5 и №6 , и полученные результаты сводятся в таблицу 5.4.

Таблица 5.4

Ограждения	tв, 0С	Размеры	F , м2	tн, 0С	^t 0С	k Вт м2К	^tс 0С	Q1т Вт	Q1т Вт	Q1т Вт
		l	B	H
НС-В	+3	--	12	6	72	27	24	0.42	6,0	725,76	181,4	907,2
ВП-Ю	+3	30	--	6	180	23	20	0,41	--	1476	--	1476
ВП-З	+3	--	12	6	72	12	9	0,48	--	311	--	311
Потолок	+3	30	12	--	360	27	24	0,4	17,7	3456	2549	6005
Пол	Теплоприток Q1 имеет отрицательный знак, поэтому его не будет.
Итого												8700

На каждые отдельные камеры хранения определили суммарные теплопритоки через ограждения и полы, поэтому эти теплопритоки относят к нагрузке на камерное оборудование.

Из требуемой литературы сказано, что при расчете овощехранилищ, суммарные теплопритоки с каждой камеры хранения учитывают полностью и на компрессор, и на камерное оборудование

5.2 Определение теплопритока Q2 от продуктов при их холодильной обработке

Q2 - определяется в зависимости от суточного поступления продуктов в камеру, вида продукта, температуры поступления и выпуска, а так же времени холодильной обработки:

Q2 = Мпост (iпост - i вып) 106 / (ф *3600) , (5.5)

где Q2 - теплоприток от продуктов при их тепловой обработке, Вт.

Мпост - суточное поступление продуктов в камеру, т. в сутки;

iпост - удельная энтальпия продукта поступающего в камеру при температуре поступления iпост , кДж/кг

i вып - удельная энтальпия продукта выпускаемого из камеры при температуре выпуска i вып, кДж/кг

ф - продолжительность холодильной обработки продукта, ч.

Удельную энтальпию продукта в зависимости от его вида и температуры определяют по приложению 10 или по таблице 3.2 (3).

Определяется Q2 пр для камер хранения картофеля №1 и №2 :

Находится сначала суточное поступление в камеры, если для овощехранилищ Мсут в камеры хранения принимают равным 10% вместимости камер.

Если вместимость камер хранения картофеля равняется Вхр.к = 500т (из раздела 3 «Расчеты площадей»), то:

Мсут=10% *500=0,1* 500= 50 т/сут

Из приложения 10, i (кДж/кг) поступление и выпуска продукты равняется:

I пост = 347,4 кДж/кг, при t пост =20 С

I вып = 284,0 кДж/кг, при пост t вып = 3 С

Продолжить холодную обработку продукта I = 24ч.

Q2обпр = 50(347,4-284,0)106/24 * 3600= 36690 Вт

б) Определяем теплоприток Q2т от тары по выражению:

Q2т = Мт Ст (tпост-tвып)106 / (ф 3600), (5.6)

где Мт - суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, т/сут;

Ст - удельная теплоемкость материала тары, кДж/кг

tпост-tвып - температура тары поступающая и выпускаемая из камеры, 0С

ф - продолжительность холодильной обработки (принимается по продукту), ч. (табл.2.3.1).

Массу деревянных контейнеров (ящиков) для овощей принимают равной 20% от массы овощей.

Суточное поступление тары определяется по формуле:

Мт= Мсут.прод. * 20%, т/сут (5.7)

Мт= 50 *0,2 = 10 т/сут

Q2т = 10*2,3(20-3)106 / (24*3600) = 4525 Вт

Определяется общий теплоприток Q2общ по выражению

Q2 обобщ =Q2пр +Q2т (5.8)

Q2 обобщ = 36690 + 4525 =41215 Вт

Полученный Q2 обобщ относится нагрузкой на камерное оборудование.

Нагрузка на компрессор камеры №1 и №2 берется на 30% меньше У Q2об.

Q2об = 41215*0,7 = 28850 Вт

Для остальных камер хранения теплоприток Q2 определяется аналогичным образом, поэтому все результаты расчета плавно переходят в общую таблицу 5.5

Таблица 5.5

Хол. камеры	t 0С	Mп т/сут	i кДж/кг	^i кДж/кг	Mт т/сут	Q2пр , Вт	Q2т , Вт	Q2 , Вт
			пост	вып			КМ	ОБ	КМ	ОБ	КМ	ОБ
№1 №2	3	50	347,4	284	63,4	10	25683	36690	3167,5	4525	28850	41215
№3 №4	0	50	347,4	272	75,4	10	30544	43634	3724	5324	34271	48958
№5 №6	0	50	347,4	272	75,4	10	30544	43634	3727	5324	34271	48958
№7 №8	3	50	347,4	284	63,4	10	25683	36690	3167,5	4525	28850	41215

5.3 Определение теплопритока Q3 при вентиляции охлаждаемых помещений

Q3 - учитывают для катер хранения некоторых охлаждаемых продуктов (фрукты, овощи и т.д.)

Для камер хранения продуктов Q3 вычисляется по формуле:

Q3 = Vк *а *св(iн-iв) 103 / (24*3600), Вт (5.9)

где Vк - объем вентилируемой камеры, м3.

а - кратность воздухообмена в сутки (а=3…5 1/сут для камер хранения )

св - плотность воздуха в камере, кг/ , м3

iн-iв - энтальпия наружного воздуха и воздуха в камере.

Определяется Q3 для камеры №1 и №2 если известны следующие данные:

Vк = 1000 , м3 ; а=4 1/сут ; св= 1,28кг/ , м3; tв=3 ,0С tн=61 кДж/кг

Q3 = 1000*4*1,28 (61-13,5) 103 / (24*3600) = 2815 Вт

Теплоприток Q3 от наружного воздуха при вентиляции охлаждающих помещений относят одинаково и на компрессор и на камерное оборудование.

Q3об = Q3км = 2815 Вт

ля остальных камер хранения продуктов, теплоприток определяется аналогичным методом, поэтому все результаты расчета сводятся в общую таблицу 5.6

Таблица 5.6

Хол. камеры	t, 0С	Vк, м3	а 1/сут	iн, кДж/кг	iк кДж/кг	с кг/м3	Q3, Вт
							КМ	ОБ
№1 №2	3	100	4	61	13,5	1,28	2815	2815
№3 №4	0	1315,8	4	61	7	1,193	4253,3	4253,3
№5 №6	0	1087	4	61	8,3	1,293	3430	3430
№7 №8	3	1390	4	61	13,5	1,28	3912,6	3912,6

5.4 Определение эксплуатационного теплопритока Q4 ,Вт

Q4 - возникает вследствие освещения камер, нахождения в них людей, работы электрооборудования и открывания дверей. Теплоприток определяют ля каждой камеры и имеющих источников тепловыделений отдельно.

Теплоприток Q4 определяется по выражению:

Q4= q1+q2+q3+q4 ,Вт (5.10)

где q1 - теплоприток от освещения, Вт;

q2 - теплоприток от пребывания людей, Вт;

q3 - теплоприток от работы электрооборудования, Вт;

q4 - теплоприток при открывании дверей в охлажденные помещения, Вт;

Определяется Q4 для камеры №1 и №2

а) определяется теплоприток q1 от освещения :

q1=АF, Вт (5.11)

где А - удельный теплоприток от освещения в единицу времени отнесенной к 1 м2 площади пола, Вт/м2(А=2,3 Вт/ м2 для камер хранения);

F - площадь камеры, м2; 1= 2,3 х 288 = 662 Вт

б) Вычисляется теплоприток q2 от пребывания людей в охлаждаемых помещениях:

q2= 350 n , Вт (5.12)

где 350 - - тепловыделение одного работающего человека, Вт/ чел;

n - число работающих в помещении людей, чел (в камерах №1 и №2 с площадью 200 м2 работают примерно 3 человека).

q2 = 350 х 3 = 1050 Вт

в) Рассчитываем теплоприток q3 от работы электрического оборудования:

q3 = 103УNдв х Юi , Вт (5.13)

где УNдв - суммарная мощность электрического двигателя оборудования, находящегося в помещении, кВт (для камер хранения овощей = 14)

Юi - КПД=0,75 (при расположении электрооборудования вне охлаждаемого помещения)

q3= 103х14х0,75= 10500 Вт

г) Определяем теплоприток q4 при открывании дверей в охлаждаемые помещения:

q4 = ВF, Вт (5.14)

где В - удельный теплоприток из соседних помещений через открытые двери, отнесенный к 1 м2 площади камеры, Вт/м2 (таблица 60 /1/);

F - площадь камеры, м2

q4 =4х288 = 1152 Вт

Определяется общий теплоприток Q4, который сказывается на камерном оборудовании.

Q4об= 662+1050+10500+1152=13364 Вт

Нагрузка Q4км на компрессор с Q4об - нагрузки на камерное оборудование, берется 25-30%.

Q4км = 25% х Q4об ,Вт (5.15)

Q4км = 0,75х13364=10023 Вт.

Для остальных камер хранения овощей, теплоприток Q 4 определяется другим способом, поэтому все полученные результаты расчета сводится в общую таблицу 5.7

Таблица 5.7.

Камеры охлаждения	tв 0С	F м2	A Вт/ м2	n чел	УNдв кВт	B Вт/ м2	q1 Вт	q2 Вт	q3 Вт	q4 Вт	Q4 Вт
											км	об
№1 №2	3	288	2,3	3	14	4	662	1050	10500	1152	10023	13364
№3 №4	0	360	2,3	4	14	4	828	1400	10500	1440	10626	14168
№5 №6	0	288	2,3	3	14	4	662	1050	10500	1152	10023	13364
№7 №8	3	360	2,3	4	14	4	828	1400	10500	1440	10626	14168
Итого											41300	55064

5.5 Определение теплопритока Q5, выделяемого овощами при «дыхании» (Вт)

Теплопроводность Q5 определяется по выражению:

Q5 =В (0,1 qпост + 0,9qкм) ,Вт (5.16)

где В - вместимость камеры, т;

qпост , qкм - тепловыделение плодов при температурах поступления и хранения, Вт/т (табл.61/1/), (температура поступления принимается равной 20оС);

0,1 и 0,9 - требуемые постоянные коэффициенты

Определяется Q5 для камеры №1 и №2 , если известно: В=500 т ; qпост=44 Вт/т при t пост =200С (картофель); qхр = 22 при

tхр = 30С то отсюда:

Q5 = 500(0,1*44+0,9*22)= 12100 Вт.

Данный теплоприток Q5 относят полностью при определении тепловой нагрузки на камерное оборудование и на компрессор.

Для остальных камер хранения овощей, теплоприток Q4 определяется аналогично, поэтому все полученные результаты сводятся в общую таблицу 5.8

Таблица 5.8

Камеры охлаждения	tв 0С	В т.	Значен.	Значен.	Q5 Вт
			tв 0С	qпост Вт/ т	tхр 0С	qхр Вт/ т
							км	об
№1 №2	3	500	20	44	2	22	12100	12100
№3 №4	0	500	20	44	0	20	11200	11200
№5 №6	0	500	20	44	0	20	11200	11200
№7 и №8	3	500	20	44	2	22	12100	12100
Итого		46600	46600

5.6 Сводная таблица теплопритоков

Все полученные результаты теплового расчета сводятся в общую таблицу 5.9.

Таблица 5.9

Камеры охлажден.	tв 0С	Q1, Вт	Q2, Вт	Q3, Вт	Q4, Вт	Q5, Вт	УQ, Вт
			КМ	ОБ		КМ	ОБ		КМ	ОБ
№1 №2	3	7511	28850	41215	2815	10023	13364	12100	61300	77005
№3 №4	0	9670	34271	48958	4253	10626	14168	11200	70020	88250
№5 №6	0	7707	34271	48958	3430	10023	13364	11200	66631	84660
№7 №8	3	8700	28850	41215	3913	10626	14168	12100	64190	80096
Итого									262141	330011

пределяется холодопроизводительность компрессоров на каждую температуру кипения хладагента:

Q0км = с*УQкм / b , Вт (5.17)

где с - коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах холодильной установки (стр 71 (1));

УQкм - суммарная нагрузка на компрессоры для данной температуры кипения, принятая по сводной таблице теплопроводов;

b - коэффициент рабочего времени (на крупных холодильниках b=0,9)

а) Определяется Q0км для камер №1 и №2, если температура кипения хладагента tс, в приборах охлаждения, при непосредственном охлаждении, берется на 7-10 0С ниже температуры воздуха в камере:

t0 = tв - (7….10), 0С (5.18)

t0 = 3-10 = -7, 0С

Q0км = 1,04*61300 / 0,9=71 кВт

б) Вычисляется Q0км для камер №3 и №4 если известно:

с =1,04; УQкм =70020 кВт ; b=0,9 ; t0 = 0-10=-10 , 0С

Q0км =1.04*70020/ 0.9 = 81 кВт

в) Находится Q0км для камер №5 и №6

t0 = 0-10 = -10, 0С

Q0км =1.04*66631/ 0.9 = 77 кВт

г) Определяется Q0км для камер хранения №7 и №8

t0 = 3-10 = -7, 0С

Q0км =1.04*64190/ 0.9 = 74,2 кВт

бщая сумма УQ0км = 71+81+77+74,2= 303,2 кВт.

се значения заносят в таблицу 5.10.

Таблица 5.10

Ограждения	tв, 0С	Размеры	F , м2	tн, 0С	^t 0С	k Вт м2К	^tс 0С	Q1т Вт	Q1т Вт	Q1т Вт
		l	B	H
НС-С	+3	24	--	6	144	27	24	0.42	--	1451.5	--	1451.5
ВП-В	+3	--	12	6	72	12	9	0,48	--	311,04	--
ВП-Ю	Теплоприток Q1т имеет отрицательный знак, поэтому Q1т не будет.
НС-З	+3	--	12	6	72	27	24	0,42	7.2	725,7	217,7	943,4
Потолок	+3	24	12	--	288	27	24	0,4	17,7	2764,8	2040	4804,8
Пол	Теплоприток имеет отрицательный знак, поэтому его не будет.
Итого												7511

Определяется теплоприток в табличной форме для камер хранения лука №3 и №4, и полученные результаты сводится в таблице 5.11

Таблице 5.11

Ограждения	tв, 0С	Размеры	F , м2	tн, 0С	^t 0С	k Вт м2К	^tс 0С	Q1т Вт	Q1т Вт	Q1т Вт
		l	B	H
НС-С	0	30	--	6	180	27	27	0.42	--	2041,2	--	2041,2
ВП-В	0	--	12	6	72	27	27	0,42	6,0	816,9	181,4	998
ВП-Ю	0	30	--	6	180	3	3	0,58	--	313,2	--	313,2
НС-З	0	--	12	6	72	12	12	0,45	--	388,8	--	388,8
Потолок	0	30	12	--	360	27	27	0,35	17,7	3402	2230	5632,2

Определяется теплоприток Q1 , для камер хранения свеклы №5 и №6 ,и полученные результаты сводятся в таблице5.12.

Таблица 5.12

Ограждения	tв, 0С	Размеры	F , м2	tн, 0С	^t 0С	k Вт м2К	^tс 0С	Q1т Вт	Q1т Вт	Q1т Вт
		l	B	H
НС-С	0	24	--	6	144	3	3	0.58	--	250,56	--	250,56
ВП-В	0	--	12	6	72	12	12	0,45	--	388,8	--	388,8
ВП-Ю	0	24	--	6	144	23	23	0,39	--	1292	--	1292
НС-З	0	--	12	6	72	27	27	0,42	7,2	816,5	217,7	1034
Потолок	0	24	12	--	288	27	27	0,35	17,7	2721,6	1784	4505,8
Пол	0	24	12	--	288	2	2	0,41	--	2361,6	--	236,2
Итого												7707,2

Определяется теплоприток Q1 для камер хранения №5 и №6 , и полученные результаты сводятся в таблицу 5.13.

Таблица 5.13

Ограждения	tв, 0С	Размеры	F ,м2	tн, 0С	^t 0С	k Вт м2К	^tс 0С	Q1т Вт	Q1т Вт	Q1т Вт
		l	B	H
НС-В	+3	--	12	6	72	27	24	0.42	6,0	725,76	181,4	907,2
ВП-Ю	+3	30	--	6	180	23	20	0,41	--	1476	--	1476
ВП-З	+3	--	12	6	72	12	9	0,48	--	311	--	311
Потолок	+3	30	12	--	360	27	24	0,4	17,7	3456	2549	6005
Пол	Теплоприток Q1 имеет отрицательный знак, поэтому его не будет.
Итого												8700

6 ВЫБОР СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

После определения тепловой нагрузки на компрессор и на камерное оборудование выбираем систему охлаждения камер хранения, наиболее рациональную для данного объекта.

В данном случае проектируется хладоновая (R22), без насосная система. Децентрализованного холодоснабжения с непосредственным охлаждением , при котором хладагент кипит, в приборах охлаждения (ВО), расположенных в камерах. Система охлаждения камер воздушная, с помощью воздухоохладителей, обеспечивается умеренная циркуляция воздуха. Система отвода теплоты конденсации обеспечивается водой из системы оборотного водоснабжения.

На выбор системы охлаждение основное влияние оказывают следующие факторы: число и вид охлаждаемых объектов потребителей холода; расчетная температура в объектах; тепловая нагрузка от охлаждаемого объекта; расчетная суммарная холодонагрузка; требование техники безопасности; наличие серийно выпускного оборудования и приборов автоматики с требовательными характеристиками.

Холодильная установка должна обеспечивать:

- автоматическое регулирование заполнения приборов охлаждения хладагентом или питание хладоносителем;

- защиту компрессоров от влажного хода;

- соответствие холодопроизводительности компрессоров переменным нагрузкам испарительных систем;

- надежное улавливание масла, уносимого из компрессоров и по возможности исключение замасливания теплообменных аппаратов и улавливающих сосудов;

- простоту, надежность и безопасность работы системы.

Децентрализованное холодоснабжение целесообразно применять, где есть возможность установить для каждого охлаждающего объекта автономную, полностью автоматизированную холодильную машину с полной заводской готовностью.

На холодильниках для хранения овощей применяют специальные холодильные машины, укомплектованные. Применения децентрализованного холодоснабжения проявляет сократить сроки монтажа холодильной установки, снизить расходы на их оборудование, исключение: необходимость в устройстве отдельного машинного отделения.

В настоящее время имеется целый ряд специальных холодильных машин, предполагающих применения децентрализованного охлаждения.

7 РАСЧЁТ И ПОДБОР КОМПРЕССОРА

Исходными данными для теплового расчета холодильной машины является:

Нагрузка на компрессор определяется при расчете теплоприемников с учетом потерь в системе, температурный режим работы, вид хладагента.

Так как для камер хранения №1, №2 и камер №7, №8 температура кипения хладагента в приборах охлаждения будет одинаковая (t0 = -7 С), из-за температуры воздуха в камерах. tв=+2..+5 С , то нагрузка на компрессор для этих камер хранения преобразуется в средние значение (с запасом).

Если для камер №1 и №2 Q0км=71 кВт, а для камер №7 и №8 Q0 км= 74,2 кВт, то среднее (с запасом кВт) Q0км= 75 кВт.

7.1 Выбирается рабочий режим одноступенчатой холодильной установки для камеры хранения №1, №2 и №7, №8.

а) Температура кипения хладагента (R22) t0, известна из раздела «Тепловой расчет холодильника» и равна:

t0=tв-(7-10), 0С (7.1)

t0=3-10=-70C

б) Температура конденсации на 3-50С выше температуры воды, отходящей с конденсатора:

tк= tвд2 +(3-5), 0С (7.2)

где - температура воды выходящей из конденсатора равна +290С , т.к. это значение было найдено в разделе «Выбор расчетных параметров».

tк=29+3=320С

в) Температуру всасывания хладагента (R22) выбирается по формуле:

tвс= 15-250С (7.3)

tвс=180С

г) Холодопроизводительность (нагрузка на компрессор)

Q0км = 75 кВт

Режим работы: t0= -100С, tвс=+100С, tк=250С.

Строится цикл одноступенчатой холодильной машины в диаграмме i-lg P и находим параметры нужных точек.

lg , 3 2^I 2

кПа ₊₃₂

₊₁₈

4 _{-7 1} 1^I

i ,

кДж/кг

Рис. 3 Цикл одноступенчатой холодильной машины

Значения параметров всех точек сводятся в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

с0, кПа	ск , кПа	i1, кДж/кг	i11, кДж/кг	i2, кДж/кг	i4, кДж/кг	э1 м3/кг
395	1253	601,5	719	755	540	0,06
290	1100	698	716	750	505	0,09

Определяется:

1. Удельную массовую холодопроизводительность хладагента, кДж/кг

q0= i1-i4 , (7.1)

q0=601.5-540=61.5 кДж/кг

2. Действительную массу всасывающего пара, кг/с

mg =Q0 / q0 , (7.2)

mg = 75 / 61.5 = 1.22 кг/с

3. Действительную объемную подачу, м/с

Vд = mg *э (7.3)

Vд = 1,22 * 0,06 = 0.0732 м2/с

4. Индикаторный коэффициент подачи

лi = ((с0 - ^свс ) / с0) - (с ((ск +^сн) / с0 - (с0 - ^св ) / с0)) (7.4)

где с=5% - метровое пространство в компрессоре.

лi = (395-5)/395 - 0,05 ((1253+10) / 395 -- (395 - 5) / 395))= 0,877

5. Коэффициент невидимых потерь для непрямоточных компрессоров.

лw1 = T0 / (Тк + 26), (7.5)

где и - температура кипения и конденсации по Кельвину.

лw1 = 266,1 / (305,1 + 26) = 0,8

6. Определяется коэффициент подачи компрессора.

л = лi*лw1 (7.6)

л = 0.877 * 0.8 = 0.7

7. Теоретическая объемная подача, м3/с

Vт = Vд / л (7.7)

Vт = 0.0732 / 0,7 = 0,104 м3/с

8. Удельная объемная холодопроизводительность в рабочих условиях, кДж /м3

qэ = q0 / э1 (7.8)

qэ = 61,5 / 0,06 = 1025 кДж /м3

9. Удельная объемная холодопроизводительность в стандартных условиях

qон = 0,98- 505 = 193 кДж /кг

qон = 193 / 0,004 = 2144 кДж /кг

10. Коэффициент подачи компрессора в стандартных условиях

лн = лin * лwн (7.9)

лн = 0.84 * 0.8 = 0.672

11. Номинальная холодопроизводительность, кВт

Qон= Qо (qэн * лн) / (q0 * л) (7.10)

Qон = 71 (2144*0,672) / (1277,3 * 0,7) = 115,2 кВт

12. Определяется адиабатная мощность, кВт

Na=mg (i2-i11) (7.11)

Na= 1.22 (755-719) = 44 кВт

13. Индикаторный коэффициент полезного действия

Юi= лw1+ bt0 (7.12)

где t0v - температура кипения,

в- эмпирический коэффициент для хладоновых машин и в= 0,0025.

Юi= 0,8 + 0,0025*(-7) = 0,78

14. Индикаторная мощность, кВт.

Ni= Na / Юi (7.13)

Ni= 44 / 0,78 = 56,4 кВт

15. Мощность трения, кВт

Nтр= Vт* стр (7.14)

где стр - удельное давление трения, кПа (для хладоновых непрямоточных машин = 19 - 34 кПа

Nтр= 0,104 * 30 = 3,12 кВт

16. Эффективная мощность, кВт

Ne= Ni + Nтр (7.15)

Ne=56.4 + 3.12 = 59.52 кВт

17. Мощность на валу двигателя

Nдв= Ne (1,1-1,12) / Юn (7.16)

где Юn - берется от 0,96-0,98

Nдв= (59.52 * 1.1) / 0.96 = 68.2

18. Эффективная удельная холодопроизводительность

Ее= Qо / Ne (7.17)

Ее= 75 / 59,52 = 1,26

19. Определяется тепловой поток в конденсаторе

Qк= mg (i2 - i3) (7.18)

Qк= 1.22 (755-540) = 262,3

Подбирается по таблице 5.4 (3). «Подбор одноступенчатого компрессора: 4-ре компрессора марки: ПБ-80 (поршневой без сальниковый работающий на R22 , на масле ХФ-22-24)

Технические характеристики ПБ-80:

Qо.н км = 84,9 кВт, Nэл=27,5 кВт, Vт=0,058 м3/с

Диаметр трубопроводов: Dу.вс = 80 мм, Dу.наг =70мм

Диаметр цилиндров76 мм, ход поршня 66 мм. Количество цилиндров у ПБ-80 - восемь.

Частота вращения вала 24,2 с-1 (1450 об/мин.).

Так как для камер хранения №3, №4 и камер хранения №5, №6 температуры кипения хладагента в приборах охлаждения (130) будет одинаковая (t0 = -100C), то нагрузку на компрессор для этих камер хранения преобразуется в среднее значение (с запасом кВт).

Если для камер №3 и №4 Q0км = 81кВт, а для камер №5 и №6 Q0км = 77кВт, то среднее для камер №5 и №6 Q0км = 81кВт

Выбирается рабочий режим первой холодильной установки для камер хранения №3, №4 и №5, №6.

а) Температура кипения хладагента (R22) t0 известна из раздела «тепловой расчет холодильника» а равна:

t0= tв - (7...10), 0С (7.19)

t0= 0-10 = -10 0С

a) Температура конденсации:

tк= tв2 + (3...5), 0С (7.20)

tк= 29 + 3 = 320 С

в) Температура всасывания t= -180С

г) Холодопроизводительность (нагрузка на компрессор)

Q0км=81 кВт

Строится цикл одноступенчатой холодильной машины в диаграмме i-lg P и находят параметры нужных точек.

lg , 3 2^I 2

кПа ₊₃₂

⁺¹⁸

4 _-10 1 1^I

i ,

кДж/кг

Рис. 4 Цикл холодильной машины

Параметры тачек «заносим» в таблицу 7.2

Таблица 7.2

с0, кПа	ск , кПа	i1, кДж/кг	i11, кДж/кг	i2, кДж/кг	i4, кДж/кг	Q1, м3/кг
355	1267	621,6	719	756	540	0,075

Определяется:

q0 = i1- i4 , кДж /кг (7.21)

q0 = 621,6 - 540 = 81,6 кДж /кг

mg= Q0 / q0 , кг (7.22)

mg= 81/ 81,6 = 0,99 кг/с

Vд= mg * э1 , м3/с (7.23)

Vд= 0,99 * 0,075 = 0,074 м3/с

лi = ((с0 - ^свс ) / с0) - (с ((ск +^сн) / с0 - (с0 - ^св ) / с0)) (7.24)

лi = ((355 - 5 ) / 355) - (0.05 ((1267 +10) / 355 - (355 - 5) / 355)) = 0,85

лw1 = T0 / (Tk +26) (7.25)

лw1 = 263,1 / (305,1 + 26) = 0,

л= лi * лw1 (7.26)

л= 0,85 * 0,8 = 0,68

Vт = Vд / л , м3/с (7.27)

Vт = 0,074 / 0,68 = 0,11 м3/с

qэ = q0 * э1 , кДж /кг (7.28)

qэ = 81,6 / 0,075 = 1088 кДж/ м2

Na = mg (i2- i11) , кВт (7.29)

Na = 0,99 (756-719) = 36,63 кВт

10. КПД

Юi = лw1 +bt0. (7.30)

Юi = 0.8+0.0025*(-10)=0.775

Ni = Na / Юi , кВт (7.31)

Ni = 36,6 / 0,775 = 47,26 кВт

Nтр = Vт+qтр , кВт (7.32)

Nтр = 0,11*30=3,3 кВт

Nе = Ni + Nтр , кВт (7.33)

Nе =47,26+3,3 =50,56 кВт

Nдв= Nе (1,1 -1,12) / Юnё (7.34)

Nдв=(50,56 *1,1) / 0,96 = 58 кВт

Ее= Q0 /Ne (7.35)

Ee= 81 / 50,56 = 1,6

Qк= mg (i2-i3) (7.36)

Qк=0,99(756-540)=213,84 кВт

Подбирается по таблице 5.4 (3) « Подбор одноступенчатого компрессора» 4 компрессора марки: ПБ - 80 (поршневой бес сальниковый, работающий на R22 и на масле УФ22 - 24).

8 РАСЧЁТ И ПОДБОР ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Аппараты бывают основные и вспомогательные. К основным относятся теплообменные: Конденсаторы, испарители, воздухоохладители.

Расчет теплообменных аппаратов сводится к определению площади теплообменной поверхности.

Конденсатор = теплообменный аппарат в котором происходит охлаждение и конденсация паров хладагента, в следствие отвода теплоты охлажденной водой или воздухом.

В расчете конденсаторов сначала определяется площадь теплопередающей поверхности и расхода воды с последующим выбором марки конденсатора и водяного насоса.

Для машин работающих на хладонах используют горизонтальные кожухотрубные конденсаторы с наружным оребрением труб.

Площадь теплопередающей поверхности находится по формуле:

F= Qк / k*?m, м3 (8.1)

где Qк - тепловой поток в конденсаторе, Вт;

k - коэффициент теплопередачи, вычисляется по уравнения или принимается по таблице 24(1) , Вт/ (м2*К);

?m - средний логарифмический температурный напор между хладагентами и теплоносителем.

Перед тем как найти площадь теплопередающей поверхности, найдем сначала по формуле:

?m= (tw2-tw1) / 2,3lg (tk-tw1) / (tk-tw2) (8.2)

где tw1, tw2 и tk - температура воды на входе, выходе и температура конденсации даны в разделе «Выбор расчетных параметров»

?m=(29-24) / 2,3 lg(32-24) / (32-29) = 5,120С

а) Из раздела «Расчет и подбор компрессора» для камер хранения №1, №2 и №7, №8 тепловой поток в конденсаторе определяется по формуле:

Qк = mg (I2- I3), кВт (8.3)

Qк =1,22 (755-540) = 262300 Вт

Площадь теплопередающей поверхности конденсатора для компрессоров на камеры №1,№2 и №7,№8:

F = 262300 / (500*5,12) = 102,46 м3

По таблице 20 (1) выбираются 4 конденсатора марки: КТР 65 с площадью теплопередающей поверхностью F= 62 м3 , длинна труб l=2м, диаметр D= 500 мм, число труб n=210, максимальная нагрузка 216 кВт. В конденсаторах применены медные накладные трубы диаметром 20*3 мл.

Определяется объемный расход воды на конденсатор по формуле:

Vв = Qк / (Сw*сw*(tw2-tw1)), м3/с (8.4)

где Сw - теплоемкость воды (Сw =4,19 кДж / (кг*К));

сw - плотность воды (сw = 1000 кг/м3)

(tw2-tw1)= ^ tвд - нагрев воды в конденсаторе, К.

Vв=262,3 /4,19*1000(29-24) = 0,012*102 м3/с,

Подбираются насосы не менее 4 , марки:

2к-20/30 с объемной подачей 0,84 м3/с напор 160 кПа, Nдв=4,3кВт, m=26кг.

Частота вращения электродвигателя 48,3 с-1

б) Рассчитывается площадь теплопередающей поверхности конденсатора, для компрессоров на камеры №3, №4 и №5, №6:

F=213840 /500*5,12 = 83,53 м2

По таблице 20(1) подбираются 4 конденсатора марки:

КТР-50 с площадью теплопередающей поверхностью F=49,6 м2 , длинна труб l = 2,5 м, диаметром обечайки D=404мм, число труб n=135, максимальная нагрузка 178 кВт.

(2конденсатор для камер хранения №3, №4, а 2 конденсатора для камер №5, №6)

Определяется объемный расход воды на конденсатор:

Vв=213,84 / 4,19*1000*(29-24) = 0,0102*103 м/с

Подбирается насосы не менее 4 , марки:

2к-20/30 с объемной подачей 0,81 м3/с , напор 160 кПа, Nдв=4,3кВт, m=26 n=48,3 с-1

8.2 Расчет и подбор воздухоохладителей.

ВО - прибор охлаждения воздуха в холодильных камерах, где непосредственно кипит жидкий хладагент (R22).

а) Рассчитывается воздухоохладители для камер хранения №1, №2 и №7, №8.