Проект холодильника при мясокомбинате вместимостью 800 т в г. Новгороде

 

7.3 Расчёт и подбор двухступенчатого компрессора для камеры хранения мороженого мяса

 

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

 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} = –2 ⁰С + 5 = 3 ⁰С.

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

Таблица 7.3

Давление, кПа		Энтальпия, кДж/кг									Удельный объем, м3/кг
р0	рк	i1	i1'	i2	i3	i3'	i4	i5	i6'	i7	υ 1'	υ 3
119	1274	1643,1	1662	1840	1685	1700	1865	575	555	418,7	1,0	0,33

 

Расчёт ступени  низкого давления

Удельная массовая холодопроизводительность хладагента в номинальных условиях по формуле (7.26):

qo = 1643,1 – 555 = 1088,1  кДж/кг.

Действительная масса всасываемого пара определяется по формуле (7.9):

m₁ = 61,79 /1088,1 = 0,056 кг/с.

Действительная объёмная подача определяется по формуле (7.10):   

V_д = 0,056 ·1,0 = 0,056 м³/с.

Индикаторный коэффициент  подачи определяется по формуле (7.27):

.

Коэффициент невидимых  потерь для непрямоточных компрессоров определяется по формуле (7.28):

λ_w^' = 243 / (276 + 26) = 0,8.

Коэффициент подачи компрессора определяется по формуле (7.13):

λ = 0,84 · 0,8 = 0,672.

Теоретическая объёмная подача определяется по формуле (7.29):

V_{т цнд} = 0,056 / 0,672 = 0,083 м³/с.

Адиабатная мощность определяется по формуле (7.16):

N_а = 0,056 · (1840 – 1662) = 9,97 кВт.

Индикаторный коэффициент  полезного действия определяется по формуле (7.17):

η_i = 0,8 + 0,001 · (–30) = 0,77.    

Индикаторная мощность определяется по формуле (7.18):

N_i = 9,97 / 0,77 = 12,95 кВт.

Мощность трения определяется по формуле (7.19):

N_тр  = 0,083 · 50 = 4,15 кВт.

Эффективная мощность определяется по формуле (7.20):

N_е = 12,95 + 4,15 = 17,1 кВт.

Мощность двигателя  на валу определяется по формуле (7.21):

N_дв = 17,7 · 1,1 / 0,96 = 19,6 кВт.

Расчёт ступени  высокого давления

Количества жидкости до первого дросселирования, необходимое  для промежуточного охлаждения пара (7.30):

m' = 0,056 · (1840 – 1685)/(1700 – 575) = 0,008 кг/с.

Количество жидкости до первого  дросселирования, необходимое для  охлаждения жидкости в змеевике (7.31):

m' = 0,056· (575 – 555)/(1700 – 575) = 0,001 кг/с.

Количество пар, засасываемого  цилиндром высокого давления (7.32):

m = 0,056 + 0,008 + 0,001 = 0,065 кг/с

Действительная объёмная подача определяется по формуле (7.33):

V_д = 0,065 · 0,33 = 0,021 м³/с.

Индикаторный коэффициент  подачи определяется по формуле (7.34):

Коэффициент невидимых  потерь для непрямоточных компрессоров определяется по формуле (7.35):

λ_w^' = 276 / (276 + 26) = 0,91.

Коэффициент подачи компрессора определяется по формуле (7.13):

λ = 0,87 · 0,91 = 0,79.

Теоретическая объёмная подача определяется по формуле (7.36):

V_{т цВд} = 0,021 / 0,79 = 0,027 м³/с.

Адиабатная мощность определяется по формуле (7.37):

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

N_а = 0,065 · (1865 – 1685) = 11,7 кВт.

Индикаторный коэффициент  полезного действия определяется по формуле (7.17):

η_i = 0,91 + 0,001 · 3 = 0,913.   

Индикаторная мощность определяется по формуле (7.18):

N_i = 11,7 / 0,913 = 12,8 кВт.

Мощность трения определяется по формуле (7.38):

N_тр  = 0,027 · 50 = 1,35 кВт.

Эффективная мощность определяется по формуле (7.20):

N_е = 12,8 + 1,35 = 14,15 кВт.

Мощность двигателя на валу определяется по формуле (7.21):

 

N_дв = 14,15 · 1,1 / 0,96 = 16,2 кВт.

Эффективная удельная холодопроизводительность (эффективный холодильный коэффициент) определяется по формуле (7.39):

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

ε_е = 61,79 / (17,1 + 14,15) = 1,98.

 Тепловой поток в конденсаторе определяется по формуле:

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

Q₀^к = 0,065 · (1865 – 575) = 83,85 кВт.

По результатам произведённых расчётов подбирается 2 двухступенчатых поршневых компрессорных агрегата АД25–7–4 с теоретической объёмной подачей V_{т ЦНД} = 0,043 м³/с и V_{т ЦВД} = 0,014 м³/с. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. РАСЧЁТ  И  ПОДБОР  ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

 

 

Различают основные и вспомогательные теплообменные аппараты.

К основным аппаратам компрессионных холодильных машин относят конденсаторы и испарители, а  также конденсаторы-испарители каскадных холодильных машин, а к вспомогательным – регенеративные теплообменники, промежуточные сосуды, переохладители др.

8.1 Расчёт и  подбор конденсатора

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

Расчёт конденсаторов заключается в определении их площади теплопередающей поверхности и объёмного расхода воды с последующим выбором марки конденсатора и водяного насоса.

Для аммиачных холодильных машин используют горизонтальные кожухотрубные конденсаторы.

Средний логарифмический температурный напор между хладагентом и теплоносителем определяется по формуле:

,       (8.1)

 где t_в1, t_в2 и t_k – температура воды на входе, выходе и температура конденсации. (приводятся в разделе «Выбор расчетных параметров»)

.

Площадь теплопередающей  поверхности находится по формуле:

F = ΣQ₀^к / (k · Ө_т),                                        (8.2)

 где ΣQ₀^к – тепловой поток в конденсаторе (для всех камер охлаждения), Вт;

 k – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м² · К);

Ө_т – средний логарифмический температурный напор между хладагентом и теплоносителем.

F = 357,66 ·10³ / (1050 · 4,03) = 84,52 м² 

По результатам произведённых  расчётов подбирается 2 горизонтальных кожухотрубных конденсатора типа КТГ–50 с площадью поверхности теплообмена равной  50 м².

8.2 Расчёт и  подбор насоса

Для подачи воды применяются однотипные центробежные насосы типа К (консольный).

Объёмный расход воды на конденсатор определяется по формуле:

V_в = Q₀^к / (с_в · ρ_в · (t_в2 – t_в1)),     (8.3)

 где с_в – теплоёмкость воды (с_в = 4,19 кДж / (кг · К));

ρ_в – плотность воды (ρ_в = 1000 кг/м³);

(t_в2 – t_в1) – нагрев воды в конденсаторе, К.

V_в = 357,66 ·10³ / (4,19 · 10³ · 1000 · (29 – 24) = 0,017 м³/с. 

На основании произведённых  расчётов подбирается 1 центробежный насос марки 4к – 90 / 20а с объёмной подачей 0,018 м³/с и 1 резервный.

8.2 Расчёт  и подбор воздухоохладителей

Воздухоохладитель – прибор охлаждения воздуха в холодильных камерах, где непосредственно кипит жидкий хладагент.

Расчёт воздухоохладителя состоит в определении площади теплопередающей поверхности, состояний выходящего воздуха и его расхода.

Площадь теплопередающей  поверхности определяется по формуле:

F = Q_об / (k · Ө),        (8.4)

где Q_об – тепловая нагрузка на оборудование, кВт;

k – коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, (для воздухоохладителей из орёбренных труб k принимается в зависимости от температуры кипения Вт(м²·к));

Ө – средний температурный напор между температурой воздуха в камере и температурой кипения хладагента (Ө = 10 ⁰С).

Расчёт  и подбор воздухоохладителей для камеры № 1

F = 64150,832 / (15,2 · 10) = 422,04 м².

Подбирается 3 воздухоохладителя марки Я10–АВ2–150.

Расчёт  и  подбор воздухоохладителей для камеры № 2

 

F = 30596,052 / (15,2 · 10) = 201,3 м².

Подбирается 2 воздухоохладителя марки Я10–АВ2–100.

Расчёт  и  подбор воздухоохладителей для камеры № 3

 

F = 106063,852 / (11,6 · 10) = 914,3 м².

Подбирается 6 воздухоохладителей марки Я10–АВ2–150.

 

Расчёт  и  подбор батарей

 

Расчёт батарей состоит  в определении площади теплдопередающей  поверхности:

                                                 F = Q_о/(k · θ),                                              (8.5)

где k – коэффициент теплопередачи , Вт/(м² · К) (для однорядных батарей из оребренных труб с шагом рёбер 30 мм k = 4,7 Вт/м² · К);

 θ – разность  температур, ⁰С  (θ = 10 ⁰С).

Расчёт  и  подбор батарей для камеры № 4

F = 57402,918 / (4,7 · 10) = 1221,3 м².

Собирают батареи из четырёх трубных секций СЗГ + СС·5 + СЗХ:

2,75 + 3 · 5 + 2,75 = 20,5 м.

Определяется площадь  теплопередающей  поверхности  батареи: 

f= 13,7+15,7× 5+13,7=105,9 м²

f_б = l · n · f,                                                           (8.6)

где l – длина батареи, м;

n – число труб в батареи;

f – площадь поверхности участка трубы  длиной 1 м.

f_б =13,7 + 15,7 · 5 + 13,7 = 105,9 м².

Число батарей, устанавливаемых  в камере:

                                                          n_б = F / f_б,                                                (8.6)

n_б = 1221,3 / 105,9 = 11,5.

Принимается 12 батарей.

 

 

9. РАСЧЁТ  И  ПОДБОР  ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

<p class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439" style=" margin-left: 9pt; margin-right: 18pt; text-align: center; text-indent: 27pt; line