Проект холодильника при мясокомбинате вместимостью 800 т в г. Новгороде

Q₀^км = 1,07 · 51976,268 / 0,9 = 61794,01 Вт ≈ 61,79 кВт.

После выбора рабочего режима определяют параметры хладагента во всех узловых точках, изображается схема холодильной машины и цикл в i – lg p диаграмме.

7.1 Расчёт и  подбор одноступенчатого компрессора для камер охлаждения и хранения охлаждённого мяса

 

Рис. 3. Цикл одноступенчатой аммиачной холодильной машины

в i – lg p диаграмме.

Значения параметров всех узловых  точек цикла одноступенчатого компрессора для температуры кипения t₀ = – 10 ⁰С приводятся в таблице.

Таблица 7.1

Параметры	p0,   кПа	pк, кПа	i1, кДж/кг	i1', кДж/кг	i2, кДж/кг	i 3',   кДж/кг	i4, кДж/кг	υ1' м3/кг
Расчётные	290	1274	1670,9	1700	1910	575	560	0,419

 

Удельная массовая холодопроизводительность хладагента определяется по формуле:

q₀ = i₁ – i₄.                                                       (7.8)

q₀ = 1670,9 – 560 = 1110,9 кДж.

Действительная масса  всасываемого пара определяется по формуле:

m_д =  Q₀ /q₀.                                                    (7.9)

m_д = 95,52 / 1110,9 = 0,086 кг.

Действительная объёмная подача определяется по формуле:

V_д = m_д · υ₁'.                                                      (7.10)

V_д = 0,086 · 0,419 = 0,036 м³/с.

Индикаторный коэффициент  подачи определяется по формуле:

,                            (7.11)

где Δp_вс – депрессия при всасывании, кПа (Δp_вс = 5 кПа);

Δp_н – депрессия при нагнетании, кПа (Δp_н = 10 кПа);

p_вс – депрессия при всасывании, кПа;

c – мёртвое пространство в компрессоре, c = 5 %.

.

Коэффициент невидимых  потерь для непрямоточных компрессоров определяется по формуле:

λ_w^' = T₀ /(T_К + 26).                                             (7.12)

λ_w^' = 263 / (306 + 26) = 0,8.

Коэффициент подачи компрессора определяется по формуле:

λ = λ_i · λ_w^'.                                                       (7.13)

λ = 0,81 · 0,8 = 0,648.

Теоретическая объёмная подача определяется по формуле:

V_т = V_д / λ.                                                     (7.14)

V_т = 0,036 / 0,648 = 0,056 м³/с.

Удельная объёмная холодопроизводительность в рабочих условиях определяется по формуле:

q_υ = q₀ / υ₁'.                                                  (7.15)

q_υ = 1110,9/ 0,419 = 2651,3 кДж / м³.

Адиабатная мощность определяется по формуле:

N_а = m_д · (i₂ – i₁').                                              (7.16)

N_а = 0,086 · (1910 – 1700) = 18,06 кВт.

Индикаторный коэффициент  полезного действия определяется по формуле:

η_i = λ_w^' + b · t₀,                                                 (7.17)

где b – эмпирический коэффициент (для аммиачных машин b = 0,001).    

η_i = 0,8 + 0,001 · (–10) = 0,79.    

 Индикаторная мощность определяется по формуле:

N_i = N_а / η_i.                                                       (7.18)

N_i = 18,06 / 0,79 = 22,86 кВт.

 Мощность трения определяется по формуле:

N_тр = V_т · p_тр,                                                (7.19)

где p_тр – удельное давление трения (для аммиачных непрямоточных компрессоров p_тр = 49…69 кПа).

N_тр = 0,056 · 50 = 2,8 кВт.

 Эффективная мощность определяется по формуле:

N_е = N_i + N_тр.                                                (7.20)

N_е = 22,86 + 2,8 = 25,66 кВт.

Мощность двигателя  на валу определяется по формуле:

N_дв = N_е · (1,1…1,12) / η_п,                                     (7.21)

где η_п – коэффициент полезного действия (η_п = 0,96…0,99).

N_дв = 25,66 · 1,1 / 0,96 = 29,4 кВт.

 Эффективная удельная холодопроизводительность (эффективный холодильный коэффициент) определяется по формуле:

ε_е = Q₀ / N_е.                                                    (7.22)

ε_е = 95,52 / 25,66 = 3,72.

 Тепловой поток в конденсаторе определяется по формуле:

Q₀^к = m_д · (i₂ – i₃').                                                  (7.23)

Q₀^к = 0,086 · (1910 – 575) = 114,81 кВт.

По результатам произведённых  расчётов подбирается 1 поршневой компрессор П80–7 с теоретической объёмной подачей V_т = 0,058 м³/с и 1 резервный. 

 

7.2 Расчёт и подбор двухступенчатого компрессора для камеры замораживания мяса

 

Для построения цикла  вначале определяют промежуточное  давление из условия равенства отношения давлений в СНД и СВД:

.                                                 (7.24)

 кПа.

Температура в промежуточном сосуде соответственно составляет t_ПР = –9 ⁰С.

Температуру всасывания в цилиндр высокого давления определяют по формуле:

 t_{вс 2 ст} = t_ПР +5 ⁰С.                                                   (7.25)

t_{вс 2 ст} = –9 ⁰С + 5 = –4 ⁰С.

Рис. 4. Цикл двухступенчатой аммиачной холодильной машины

в i – lg p диаграмме.

 

Значения параметров всех узловых  точек цикла двухступенчатого компрессора для температуры кипения t₀ = – 40 ⁰С приводятся в таблице.

 

Таблица 7.2

Давление, кПа		Энтальпия, кДж/кг									Удельный объем, м3/кг
р0	рк	i1	i1'	i2	i3	i3'	i4	i5	i6'	i7	υ 1'	υ 3
71	1274	1627,5	1666	1880	1665	1700	1900	575	555	377	1,4	0,4

 

Расчёт ступени  низкого давления

Удельная массовая холодопроизводительность хладагента в номинальных условиях, кДж/кг:

  qo = i1 – i6' .                                                   (7.26)     

qo = 1627,5 – 555 = 1072,5  кДж/кг.

Действительная масса всасываемого пара определяется по формуле (7.9):

m_д(1) = 104,87 /1072,5 = 0,098 кг/с.

Действительная объёмная подача определяется по формуле (7.10):   

V_д = 0,098 ·1,4 = 0,14 м³/с.

Индикаторный коэффициент подачи определяется по формуле:

 .                           (7.27)           

.

Коэффициент невидимых  потерь для непрямоточных компрессоров определяется по формуле:

λ_w^' = T₀ /(T_пр + 26).                                             (7.28)

λ_w^' = 233 / (264 + 26) = 0,8.

Коэффициент подачи компрессора определяется по формуле (7.13):

λ = 0,76 · 0,8 = 0,608.

Теоретическая объёмная подача определяется по формуле:

V_{т цнд} = V_д / λ.                                                     (7.29)

V_{т цнд} = 0,14 / 0,608 = 0,23 м³/с.

Адиабатная мощность определяется по формуле (7.16):

N_а = 0,089 · (1880 – 1666) = 19,05 кВт.

Индикаторный коэффициент  полезного действия определяется по формуле (7.17):

η_i = 0,8 + 0,001 · (–40) = 0,76.    

Индикаторная мощность определяется по формуле (7.18):

N_i = 19,05 / 0,76 = 25,07 кВт.

Мощность трения определяется по формуле (7.19):

N_тр  = 0,23 · 50 = 11,5 кВт.

Эффективная мощность определяется по формуле (7.20):

N_е = 25,07 + 11,5 = 36,6 кВт.

Мощность двигателя  на валу определяется по формуле (7.21):

N_дв = 36,6 · 1,1 / 0,96 = 41,94 кВт.

Расчёт ступени  высокого давления

Количества жидкости до первого дросселирования, необходимое  для промежуточного охлаждения пара:

m' = m₁ · (i₂ – i₃)/(i_3' – i_5')                                   (7.30)

m' = 0,098 · (1880 – 1665)/(1700 – 575) = 0,018 кг/с.

Количество жидкости до первого  дросселирования, необходимое для  охлаждения жидкости в змеевике:

m'' = m₁ · (i₅ – i₆)/(i_3' – i_5')                                   (7.31)

m' = 0,098 · (575 – 555)/(1700 – 575) = 0,0017 кг/с.

Количество пар, засасываемого  цилиндром высокого давления:

  m = m₁ + m' + m''                                        (7.32)

m = 0,098 + 0,018 + 0,0017 = 0,12 кг/с

Действительная объёмная подача определяется по формуле:

V_д = m · υ₃.                                                      (7.33)

V_д = 0,12 · 0,4 = 0,048 м³/с.

Индикаторный коэффициент  подачи определяется по формуле:

 

,                        (7.34)

Коэффициент невидимых  потерь для непрямоточных компрессоров определяется по формуле:

λ_w^' = T_пр /(T_пр + 26).                                             (7.35)

λ_w^' = 264 / (264 + 26) = 0,91.

Коэффициент подачи компрессора определяется по формуле (7.13):

λ = 0,82 · 0,91 = 0,75.

Теоретическая объёмная подача определяется по формуле:

V_{т цВд} = V_д / λ.                                                     (7.36)

V_{т цВд} = 0,048 / 0,75 = 0,064 м³/с.

Адиабатная мощность определяется по формуле:

N_а = m · (i₄ – i₃).                                              (7.37)

N_а = 0,12 · (1900 – 1665) = 28,2 кВт.

Индикаторный коэффициент  полезного действия определяется по формуле (7.17):

η_i = 0,91 + 0,001 · (–9) = 0,901.    

Индикаторная мощность определяется по формуле (7.18):

N_i = 28,2 / 0,901 = 31,3 кВт.

Мощность трения определяется по формуле:

N_тр = V_{т ЦВД} · p_тр,                                                (7.38)

N_тр  = 0,64 · 50 = 30 кВт.

Эффективная мощность определяется по формуле (7.20):

N_е = 31,3 + 32 = 63,3 кВт.

Мощность двигателя  на валу определяется по формуле (7.21):

N_дв = 63,3 · 1,1 / 0,96 = 72,5 кВт.

Эффективная удельная холодопроизводительность (эффективный холодильный коэффициент) определяется по формуле:

 

ε_е = Q₀ / (N_{е ЦНД} + N_{е ЦВД}).                                          (7.39)

ε_е = 104,87 / (36,6 + 63,3) = 1,05.

 Тепловой поток в конденсаторе определяется по формуле:

Q₀^к = m · (i₄ – i₅).                                                  (7.40)

Q₀^к = 0,12 · (1910 – 575) = 159 кВт.

По результатам произведённых расчётов подбирается 2 двухступенчатых поршневых компрессорных агрегата АД55–7–4 с теоретической объёмной подачей V_{т ЦНД} = 0,23 м³/с и V_{т ЦВД} = 0,064 м³/с.