73
БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
КАФЕДРА Технологического оборудования
в животноводстве и перерабатывающих производств
Учебное пособие для выполнения практических и самостоятельных работ для студентов очного и заочного обучения по специальности 311500 - «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»
Холодильное и вентиляционное оборудование
Клячев В.М.
БРЯНСК 2005
УДК 621.56/59:628.83 (075)
ББК 31.392
К 52
Холодильное и вентиляционное оборудование. Клячев В.М. Учебное пособие для выполнения практических и самостоятельных работ. Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2005. - 52 с.
Рецензент: к.т.н., доцент кафедры ТОЖПП В.И. Чащинов.
Изложены цель и задачи дисциплины, перечень вопросов для самостоятельного изучения, варианты заданий. Приведена методика и примеры решения задач по дисциплине.
Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета инженеров АПК и природообустройства от 18 апреля 2005 г. протокол №10.
© Брянскакя ГСХА, 2005
© Клячев В.М., 2005
Введение
Цель дисциплины - изучение устройств, работы и основ проектирования, а также расчета и подбора холодильного и вентиляционного оборудования для перерабатывающих цехов и предприятий агропромышленного комплекса.
В процессе изучения данной дисциплины студент должен познать:
- основные свойства воздуха;
- основы технологии холодильной обработки продукции сельского хозяйства;
- теплотехнические основы хранения продукции сельского хозяйства;
- основы теплофизики термической обработки продукции сельского хозяйства (охлаждения тел различной формы и конфигурации);
- способы и системы охлаждения;
- устройства холодильников, организацию охлаждения в них;
- термодинамические основы и циклы холодильных машин;
- устройство компрессоров холодильных машин;
- хладагенты и их выбор;
- теплообменные аппараты холодильных установок;
- основы автоматизации холодильных установок;
- основы эксплуатации холодильных установок;
- системы смазки компрессоров, смазочные масла;
- вспомогательное оборудование холодильных установок;
- основы вентиляции и кондиционирования воздуха на предприятиях по переработке продукции животноводства;
- устройство кондиционеров;
- отображение работы кондиционеров в i - d - диаграмме;
- холодильное оборудование в сельском хозяйстве.
Научиться:
- правильно выбрать температуру охлаждения, подмораживания и замораживания; температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха в холодильной камере; параметры воздуха в кондиционируемых помещениях предприятий по переработке продукции животноводства;
- правильно выбрать схему охлаждения продукции, вид холодильника, схему кондиционирования воздуха;
- читать схемы холодильных установок и установок кондиционирования воздуха, отображать процессы кондиционирования на i - d - диаграмме, а процессы охлаждения и замораживания - на диаграммах sT и i lg P;
- рассчитывать холодильники, подбирать оборудование холодильных установок, производить необходимые расчеты, связанные с охлаждением продукции;
- определять наиболее выгодные решения по холодильникам и вентустановкам;
- обеспечивать оптимальные требования по эксплуатации холодильных и вентиляционных установок;
- разбираться в инструкциях компрессоров, испарителей и другого оборудования холодильных установок;
- производить расчет и выбор калориферов для кондиционеров;
- получить представление о монтаже, ремонте и сервисном обслуживании оборудования холодильных и вентиляционных установок;
- изучить вопросы охраны труда, технике безопасности и экологии при эксплуатации холодильного и вентиляционного оборудования и быть готовым ответить на вопросы.
Вопросы контрольной работы
1. Основные процессы холодильной технологии и их краткая характеристика.
2. Классификация холодильных установок. Достоинства и недостатки различных видов холодильников.
3. Абсорбционные холодильные установки. Достоинства и недостатки. Область рационального использования. Используемые хладагенты.
4. Автоматизация работы холодильной установки. Устройство и принцип работы терморегулирующего вентиля (ТРВ).
5. Теплонасосные установки.
6. Ледяное и льдосоляное охлаждение. Системы льдосоляного охлаждения.
7. Холодильные установки в сельском хозяйстве.
8. Вспомогательное оборудование холодильной установки. Конструктивные схемы оборудования. Область использования.
9. Требования к хладагентам и хладоносителям.
10.Характеристика аммиака как хладагента.
11.Характеристики хладонов R12 и R22 как хладагентов. Обозначение хладагентов согласно ИСО.
12. Характеристика используемых хладоносителей.
13. Смазочные масла для холодильных установок. Взаимодействие масел с хладагентами.
14. Техника безопасности при работе холодильных установок на различных хладагентах.
15. Взаимодействие хладагентов с влагой. Нормы содержания влаги в хладагентах. Негативная роль влаги в работе холодильных установок.
16. Рабочий цикл одноступенчатого поршневого компрессора в Р-V, sТ и i lg Р - диаграммах.
17. Объемный коэффициент, коэффициент дросселирования, индикаторный коэффициент, коэффициент подогрева, плотности и подачи поршневого компрессора.
18. Порядок расчета одноступенчатого поршневого компрессора. Стандартные условия работы.
19. Энергетические характеристики компрессора и их расчет.
20. Основы теплового расчета холодильной установки. Расчет отдельных составляющих нагрузки по холоду.
21. Определение вместимости холодильной установки. Нормы загрузки холодильных камер. Сроки хранения грузов. Способы размещения грузов в камерах.
22. Способы охлаждения. Реализация различных способов охлаждения.
23. Планировка холодильников. Строительные конструкции ограждений. Обогреваемые полы, их конструктивные решения. Определение требуемой толщины изоляции.
24. Физические основы холодильных процессов. Характеристика отдельных видов холодильных процессов. Области использования.
25. Термодинамические основы машинной холодильной техники. Холодильный коэффициент и зависимость его величины от различных факторов.
26. Реализация цикла Карно. Температурные напоры на стороне подвода и отвода теплоты. Отображение цикла Карно в Р-V, sТ и i lg Р - диаграммах. Достоинства и недостатки цикла.
27. Причины появления в цикле холодильной установки дросселя взамен расширителя. Цикл с промежуточным теплообменником. Оптимальные циклы для аммиачных и хладоновых холодильных установок. Отображение в Р-V, sТ и i lg Р - диаграммах.
28. Способы организации охлаждения помещений. Схемы. Достоинства и недостатки различных способов. Области использования.
29. Схемы организации воздушного охлаждения камер. Достоинства и недостатки отдельных схем.
30. Выбор значений узловых точек циклов для одноступенчатой холодильной установки.
31. Типы и группы компрессоров для холодильных установок. Классификация поршневых компрессоров. Маркировка компрессоров.
32. Устройство поршневых компрессоров. Достоинства и недостатки различных конструктивных решений.
33. Ротационный компрессор с катящимся ротором.
34. Ротационный компрессор с вращающимся ротором.
35. Винтовые компрессоры. Принцип действия. Устройство.
36. Заготовка льда. Намораживание льда в градирнях. Льдохранилища и льдогенераторы.
37. Сущность кондиционирования воздуха и классификация систем кондиционирования. Технологические требования к кондиционированию на предприятиях по переработке продукции сельского хозяйства.
38. Отображение процесса кондиционирования в i - d - диаграммах.
39. Устройство кондиционеров. Автоматизация кондиционеров.
40. Схемы кондиционирования воздуха.
41. Тепловой и влажностный балансы производственных помещений.
42. Системы приточной и вытяжной вентиляции помещений. Приточные и вытяжные устройства.
43. Вентиляторы и их характеристики. Подбор вентиляторов. Вентиляторы. Борьба с шумом в системах вентиляции.
44. Калориферы. Расчет калориферов. Типы и конструкции калориферов.
45. Определение расчетных расходов воздуха в системах вентиляции.
46. Эксплуатация вентустановок. Испытания и наладка оборудования.
47. Системы очистки вентиляционных выбросов.
48. Очистка вентвыбросов от пыли и газов.
49. Воздухораспределители. Местные отсосы. Типы и конструкции.
50. Аэрация Конструктивные элементы. Основы расчета.
В приобретении вышеназванных знании, умений и готовности ответить на поставленные вопросы существенную помощь студенту может оказать изучение (проработка) литературы, рекомендованной в настоящих указаниях, и в первую очередь [6,12, 17,18,19, 20,21]
В соответствии с учебным планом, студенты-заочники выполняют контрольную работу, к выполнению которой следует приступать после изучения настоящего пособия и рекомендованной в нем литературы, так как контрольное задание носит комплексный характер и для ответов на поставленные вопросы необходимо иметь хорошую теоретическую подготовку по всем разделам курса.
Необходимо строго соблюдать общие требования к контрольным работам. Писать следует грамотно и разборчиво (допускается машинописное и компьютерное исполнение), а содержание ответов на поставленные вопросы должно быть четким, кратким и конкретным. В связи с этим материал нужно излагать логично и последовательно, не допуская механического переписывания текста учебника или иного источника.
Варианты заданий
|
|
Предпоследняя цифра
шифра
|
Последняя цифра шифра
|
|
|
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
|
|
0
|
4,8,
34,50
|
2,12,
24,47
|
5,10,
20,45
|
7,14,
31,49
|
1,17,
25,40
|
6,9,
32,35
|
3,15,
26,48
|
4,13,
27,38
|
2,16,
33,41
|
5,11,
30,48
|
|
|
1
|
7,11,
28,36
|
1,16,
22,44
|
6,13,
29,37
|
3,15,
21,39
|
4,9,
18,42
|
2,17,
23,43
|
5,14,
19,35
|
7,10,
25,49
|
1,12,
31,37
|
6,8,
20,40
|
|
|
2
|
3,17,
24,50
|
4,14,
34,48
|
2,10,
30,45
|
5,12,
33,49
|
7,15,
27,46
|
1,11,
26,42
|
6,16,
32,38
|
3,13,
29,44
|
4,8,
22,47
|
2,9,
28,39
|
|
|
3
|
5,9,
18,36
|
7,15,
23,42
|
1,13,
19,41
|
6,16,
21,43
|
3,11,
22,34
|
4,17,
34,35
|
2,14,
24,40
|
5,10,
20,50
|
7,12,
31,48
|
1,8,
25,37
|
|
|
4
|
6,8,
32,49
|
3,12,
26,46
|
4,10,
27,42
|
2,14,
33,44
|
5,17,
30,39
|
7,9,
28,38
|
1,15,
29,41
|
6,13,
21,43
|
3,16,
23,45
|
4,11,
18,47
|
|
|
5
|
2,15,
29,35
|
5,13,
23,36
|
7,17,
34,37
|
1,8,
19,38
|
6,10,
33,39
|
3,14,
20,40
|
4,9,
32,41
|
2,11,
21,42
|
5,16,
31,43
|
7,12,
22,44
|
|
|
6
|
1,11,
30,45
|
6,16,
23,46
|
3,13,
29,47
|
4,15,
24,48
|
2,9,
28,49
|
5,17,
26,35
|
7,10,
30,39
|
1,14,
27,40
|
6,12,
18,36
|
3,8,
21,50
|
|
|
7
|
4,17,
24,50
|
2,14,
27,48
|
5,10,
30,37
|
7,12,
33,41
|
1,15,
19,36
|
6,11,
28,38
|
3,16,
25,42
|
4,13,
28,43
|
2,8,
31,45
|
5,9,
34,46
|
|
|
8
|
7,12,
23,47
|
1,16,
26,35
|
6,15,
26,38
|
3,8,
32,45
|
4,17,
24,50
|
2,10,
27,36
|
5,14,
30,49
|
7,11,
33,40
|
1,9,
25,37
|
6,13,
28,39
|
|
|
9
|
3,13,
31,41
|
4,14,
19,42
|
2,12,
25,43
|
5,15,
27,46
|
7,10,
31,44
|
1,17,
29,48
|
6,16,
34,35
|
3,8,
18,47
|
4,11,
20,34
|
2,9,
26,45
|
|
|
Задача 1. Расчет теоретического рабочего цикла паровой холодильной компрессорной машины
Построение цикла по заданным рабочим параметрам. Для расчета теоретического рабочего цикла паровой холодильной компрессорной машины необходимо знать следующие температуры: кипения холодильного агента в испарителе , конденсации и переохлаждения жидкости перед регулирующим вентилем . Эти температуры устанавливают в зависимости от температуры внешней среды (охлаждающей воды или воздуха).
Температура кипения при непосредственном охлаждении холодильным агентом бывает на 8…10 ?С ниже температуры воздуха охлаждаемых камер. При охлаждении промежуточным теплоносителем (рассолом) должна быть на 5…7 ?С ниже температуры рассола, а последняя - на 8…10 ?С выше температуры воздуха камер. Температура конденсации должна быть на 8…10 ?С выше температуры воды, поступающей на конденсатор, температура переохлаждения на 3…4 ?С выше температуры поступающей воды.
Наметив основные температуры, можно построить теоретический цикл и рассчитать его, т.е. определить теоретическую холодопроизводительность 1 кг холодильного агента, затрату работы в компрессоре и другие, связанные с ними, величины.
Холодильные циклы удобнее всего рассчитывать при помощи термодинамических диаграмм. Чаще всего применяют sT- и ip-диаграммы. На этой диаграмме подведенная к рабочему веществу теплота в испарителе и отведенная от него в конденсаторе выражается соответствующими площадями. Однако расчет необходимых величин способом определения площадей практически неудобен. Для удобства расчета на диаграмму наносят линии постоянных энтальпий; основные величины, характеризующие цикл, определяют по разности энтальпий рабочего вещества в соответствующих точках цикла.
Наиболее удобной для расчетов является ip-диаграмма, рис. 1. На этой же диаграмме на оси абсцисс отложены энтальпии i, а по оси ординат - абсолютное давление p. Для шкалы давлений очень часто применяют логарифмический масштаб.
73
Рис. 1. Теоретический цикл паровой холодильной компрессионной машины на ip-диаграмме
Теоретический рабочий цикл холодильной машины на ip-диаграмме строится следующим образом. По заданной температуре кипения и соответствующему ей давлению находим на правой пограничной кривой точку 1, определяющую состояние холодильного агента (сухой насыщенный пар) при входе в компрессор. Сжатие в компрессоре совершается по адиабате. Из точки 1 проводим адиабату в области перегретого пара (кривая) до пересечения с изобарой, соответствующей заданной температуре конденсации. Полученная точка 2 определит состояние холодильного агента при выходе из компрессора. Процесс в конденсаторе протекает при постоянном давлении и на диаграмме изображается горизонтальной прямой 2-3. На участке 2-2 происходит охлаждение перегретого пара до температуры конденсации , затем холодильный агент конденсируется (линия 2-3) и далее переохлаждается по отношению к температуре конденсации (линия 3-3). Точка 3 характеризует состояние холодильного агента перед регулирующим вентилем. Она определяется пересечением изобары с изотермой в области жидкости. Процесс дросселирования, как известно, протекает без производства внешней работы и теплообмена с внешней средой. На диаграмме он изобразится вертикальной прямой 3-4, для которой . Таким образом, все процессы теоретического рабочего цикла, за исключением процесса сжатия в компрессоре на ip-диаграмме изображаются прямыми линиями. Основные расчетные величины измеряются отрезками прямых на оси абсцисс.
Расчет цикла. Рассчитываем теоретический рабочий цикл, пользуясь рассмотренными диаграммами.
Холодопроизводительность 1 кг агента равна разности энтальпий в точках 1 и 4, кДж/кг:
. (1)
На энтальпийной диаграмме холодопроизводительность представляется отрезком изобары 4-1; при отсутствии переохлаждения она была бы меньше на величину отрезка 4-4, т.е. определялась бы отрезком 4-1.
Теоретическая работа на 1 кг агента, затрачиваемая при адиабатном сжатии в компрессоре, определяется разностью энтальпий в точках 2 и 1, кДж/кг:
. (2)
Графически на ip-диаграмме работе соответствует проекция адиабаты 1-2 на ось абсцисс.
Теплота, отданная 1 кг холодильного агента охлаждающей воде или воздуху в конденсаторе (изобара 2-3), по закону сохранения энергии равна сумме кДж/кг, но она может быть определена также разностью энтальпий холодильного агента в точках 2 и 3, кДж/кг:
. (3)
На ip-диаграмме эта теплота выражается отрезком 2-3.
Далее находим:
а) холодильный коэффициент цикла
; (4)
б) количество холодильного агента, всасываемого компрессором в течение 1 ч (часовое количество циркулирующего холодильного агента), кг/ч:
, (5)
где - заданная холодопроизводительность, Вт;
в) объем пара, всасываемого компрессором за 1 ч, м?/ч:
(6)
или с учетом уравнения (5), м?/ч:
. (7)
В этих уравнениях: - удельный объем всасываемого пара (м?/ч), который находят по диаграмме (изохора, проходящая через точку 1) или из таблиц для насыщения пара; кДж/м? - объемная холодопроизводительность холодильного агента.
По величине устанавливают размеры компрессора;
г) теоретическую мощность, затраченную в компрессоре, кВт:
; (8)
д) тепловую нагрузку конденсатора (по уравнению теплового баланса), Вт:
. (9)
Пример 1: Произвести тепловой расчет аммиачной холодильной машины производительностью , работающей по теоретическому циклу при и .
По диаграмме i-lg p (приложение 1) находим, рис.2:
а) энтальпию сухого насыщенного пара, всасываемого компрессором (точка 1),
б) энтальпию в конце сжатия (точка 2),
в) энтальпию переохлажденного жидкого аммиака,
г) удельный объем всасываемого пара,
73
Рис. 2. Теоретический цикл аммиачной холодильной машины (частный случай, к примеру, 1)
Затем определяем:
1) холодопроизводительность 1 кг аммиака:
;
2) теоретическую работу сжатия в компрессоре:
;
3) теплоту, отдаваемую 1 кг аммиака в конденсаторе:
;
4) холодильный коэффициент цикла:
;
5) количество циркулирующего аммиака в течение часа:
;
6) объем паров аммиака, всасываемых компрессором:
;
или пользуясь величиной (из справочников), получим
;
7) теоретическую мощность, затрачиваемую в компрессоре:
[или ]
8) тепловую нагрузку конденсатора:
.
Влияние режима работы на холодопроизводительность машины. По величине (рис. 3) можно установить геометрические размеры теоретического компрессора, для которого часовой рабочий объем (работа без потерь).
Решая задачу в обратном направлении, можно по заданному рабочему объему или размерами теоретического компрессора определить холодопроизводительность машины, Вт.
. (10)
Величины , а, следовательно, и не являются постоянными и зависят от температурных условий работы машины.
При одной и той же температуре кипения хладагента в испарителе (рис.3), но при понижении температуры жидкости перед регулирующим вентилем (в результате переохлаждения жидкости или понижения давления конденсации до ) холодопроизводительность 1 кг агента увеличивается (). Объемная холодопроизводительность в этом случае возрастает и соответственно увеличивается холодопроизводительность машины.
Если не понизить температуру кипения , то при одной и той же температуре перед регулирующим вентилем, например, соответственно точке 3, величина изменится незначительно (), но удельный объем всасываемого пара заметно возрастет (). В результате объемная холодопроизводительность уменьшится (), а вместе с тем уменьшится и холодопроизводительность .
73
Рис.3. Цикл первой холодильной компрессионной машины с переменными параметрами.
Итак, холодопроизводительность машины, как и объемная холодопроизводительность, зависит от режима работы, который обычно меняется с изменением температуры охлаждающей воды и температуры, поддерживаемой в охлаждаемом помещении. Чем выше температура охлаждающей воды и чем ниже температура охлаждаемого помещения, тем меньше холодопроизводительность машины.
В каталогах и паспортах приводится обычно «стандартная» холодопроизводительность машин, развиваемая в условиях «стандартного» режима.
Задача 2. Подбор компрессорных холодильных машин
Для подбора одноступенчатых компрессорных холодильных машин при заданной тепловой нагрузке используют их заводские характеристики (графики и , построенные по результатам заводских испытаний). Однако в процессе эксплуатации приходится определять холодопроизводительность при нехарактерных режимах (например, зимой при низкой температуре конденсации), а также холодопроизводительность компрессоров импортного производства. Для подобных случаев предлагается следующая методика расчета.
Необходимо построить цикл работы холодильной машины в диаграмме i-lg p (см. рис.2).
В качестве исходных данных приняты: - температура кипения хладагента, К; - температура конденсации хладагента, К; потребная холодопроизводительность (определяют из калорического расчета с учетом потерь теплоты в трубопроводах). Для систем непосредственного кипения аммиака , для систем с промежуточным хладоносителем .
Порядок расчета приведен в табл. 1.
Когда в паспортных данных приводят холодопроизводительность _омпресссора при одном температурном режиме, холодопроизводительность в нужном режиме определяется по формуле:
,
где -соответственно холодопроизводительность, коэффициент подачи компрессора и объемная холодопроизводительность по паспортному режиму; - соответственно холодопроизводительность, его коэффициент подачи и объемная холодопроизводительность компрессора при режиме, отличном от паспортного.
Таблица 1
Порядок расчета ПКХМ
|
|
Определяемая величина
|
Формула
|
Обозначение
|
|
|
Удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг
|
|
-энтальпии в соответствующих
точках цикла, кДж/кг
|
|
|
Удельная объемная холодопроизводительность, кДж/м?
|
|
- удельный объем паров холодильного агента на входе в компрессор, м?/кг
|
|
|
Удельная теоретическая (адиабатная) работа компрессора, кДж/кг
|
|
- энтальпия в конце процесса адиабатического сжатия холодильного агента в компрессоре, кДж/кг
|
|
|
Количество циркулирующего холодильного агента, кг/с
|
|
- заданная холодопроизводительность, кВт
|
|
|
Объем паров холодильного агента, отсасываемый компрессором в единицу времени, м?/с
|
|
|
|
|
Коэффициент подачи компрессора
|
|
- коэффициент, отражающий влияние мертвого объема; - коэффициент, учитывающий объемные потери
|
|
|
Коэффициент, отражающий влияние мертвого объема
|
|
- относительная величина мертвого объема, принимаемая в зависимости от типа и размеров компрессора, конструкции клапанов и режима работы ; - отношение давлений конденсации и кипения; - показатель политропы расширения газа, оставшегося в мертвом объеме
|
|
|
|
Продолжение таблицы 1
|
|
|
Коэффициент, учитывающий объемные
потери
|
|
- отношение температур кипения и конденсации
|
|
|
Объем, описываемый поршнями компрессора, м?/с
|
|
|
|
|
Теоретическая (адиабатная) мощность _омпресссора, кВт
|
|
|
|
|
Индикаторная мощность компрессора, кВт
|
|
- индикаторный КПД компрессора
|
|
|
Индикаторный КПД компрессора
|
|
принимают равным 0,001 для аммиачных машин, 0,0025 для фреоновых
|
|
|
Мощность, затрачиваемая на трение, кВт
|
|
- «среднее давление», принимаемое равным (0,3-0,5)?10? кПа для фреонов,
(0,5-0,7)?10? кПа - для аммиака
|
|
|
Эффективная мощность (мощность на
валу компрессора), кВт
|
|
|
|
|
Электрическая мощность, кВт
|
|
- КПД электродвигателя, выбирается по каталогу на электродвигатели в зависимости от его типа и мощности (); -КПД механической передачи (для клиноременной )
|
|
|
Теоретический холодильный
коэффициент
|
|
|
|
|
Теоретическая степень термодинамического совершенства
|
|
- холодильный коэффициент соответственного цикла Карно
|
|
|
Холодильный коэффициент соответственного цикла Карно
|
|
- температура охлаждаемой камеры;
- температура окружающей среды
|
|
|
Действительный холодильный
коэффициент
|
|
|
|
|
Действительная степень термодинамического совершенства
|
|
|
|
|
Пример 2: Произвести тепловой расчет аммиачного компрессора и подобрать его для холодильной установки.
Дано:
- заданная холодопроизводительность;
°С - температура кипения;
°С - температура конденсации;
°С - температура переохлаждения;
- относительная величина мертвого объема;
- температура окружающей среды;
- температура охлаждаемой камеры.
Изображается цикл в диаграмме, и определяются параметры, необходимые для расчета (взять данные из задачи №1 для своего варианта) и сводим их в табл. 2.
Таблица 2
Параметры расчетных точек
|
|
Давление , МН/м?
|
Энтальпия, кДж/кг
|
Удельный
объем, м?/кг
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,24
|
1,17
|
1660
|
1890
|
536
|
0,509
|
|
|
1. Удельная массовая холодопроизводительность:
2. Удельная объемная холодопроизводительность:
3. Удельная теоретическая (адиабатная) работа компрессора:
4. Количество циркулирующего холодильного агента:
5. Объем паров холодильного агента, отсасываемый компрессором в единицу времени:
6. Коэффициент, отражающий влияние мертвого объема:
7. Коэффициент, учитывающий объемные потери:
8. Коэффициент подачи компрессора:
9. Объем, описываемый поршнями компрессора:
10. Теоретическая (адиабатная) мощность компрессора:
11. Индикаторный КПД компрессора
12. Индикаторная мощность компрессора:
13. Мощность, затрачиваемая на трение:
14. Эффективная мощность (мощность на валу компрессора):
15. Электрическая мощность:
16. Теоретический холодильный коэффициент:
17. Холодильный коэффициент соответственного цикла Карно:
18. Теоретическая степень термодинамического совершенства:
19. Действительный холодильный коэффициент:
20. Действительная степень термодинамического совершенства:
По справочным данным (Приложение 2) выбираем два компрессора А11-7-0; ; ; .
Задача 3. Тепловой расчет и подбор двухступенчатых компрессоров
Холодильный агент R 717
Qо = 365 кВт Pпр=71*1166=287 кПа
То=-40оС tпр=-10оС
Т=+30оС tз= tпр+2=-8оС
Твс. цнд. = -30оС
Твс. цвд = тпр +7=-3оС
6 5 41 4
7 51 31 3 2
61 1 11 Твс=-3оС
Tвс=-30оС
I кДж/кг
|
|
Энтальпия кДж/кг
|
Объем м3/кг
|
Давление кРа
|
|
|
I1
|
I1
|
I2
|
I3
|
I3
|
I4
|
I5
|
I7
|
I6
|
V1
|
V3
|
Ро
|
Рк
|
|
|
1630
|
1650
|
1850
|
1710
|
1670
|
1860
|
561
|
375
|
400
|
1,5
|
0,4
|
71
|
1166
|
|
|
Удельная массовая Холодопроизводительность
qo=(i1-i6)
Действительная масса всасываемого пара
m1=Qo/qo
Действительная объемная подача
Vд=m1*V1
Индикаторный коэффициент подачи
i=Po-Pвс/Ро-с(Рпр+Рн/Ро-Ро-Рвс/Ро)
Коэффициент невидимых потерь
w=To/Tпр
Коэффициент подачи
=i*w
Объемная теоретическая подача
Vт. цнд =Vд /
Адиабатная мощность
Na=m1 (i2-i1)
Индикаторный коэффициент полезного действия.
i=w+b·to
Индикаторная мощность
Ni=Na/i
Мощность трения.
Nтр=Vт. цнд ·ртр
Эффективная мощность.
Nе=Ni+Nтр
Мощность двигателя.
Nдв=N·(1,1…1,12)
Расчет ступени высокого давления:
Количество жидкости до первого дроссилирования, необходимое для промежуточного, охлаждения пара.
m=m1·(i2-i5)/(i3-i5)
Количество жидкости до первого дроссилирования, необходимое для охлаждения жидкости в змеевике.
m=m·(i5-i6)/(i3-i5)
Количество пара засасываемого цилиндром высокого давления.
m=m1+m+m
Объемная действительная подача.
Vд=m*V3
Индикаторный коэффициент.
i=Pпр-Pвс/Рпр-с*(Рк+Рн/Рпр-Рпр-Рвс/Рпр)
Коэффициент невидимых потерь.
w=Tпр/(Тк +26)
Коэффициент подачи.
=i*w
Объемная теоретическая подача.
Vт. цвд =Vд /
Адиабатная мощность.
Na =m (i4-i3)
Индикаторный кпд.
i=w+b·tпр
Индикаторная мощность.
Ni=Na/i
12 Мощность трения.
Nтр=Vт. цвд *ртр
13 Эффективная мощность.
Nе=Ni+Nтр
14 Мощность двигателя.
Nдв=Nе*(1,1…1,12)
Эффективная удельная холодопроизводительность.
Ее =Qo /(N цнд + N цвд)
Тепловой поток в конденсатор.
Qk=m*(i4-i5)
Расчет ступени низкого давления:
qo=1625-380 =1245 кДж/кг
m1=365/1245=0,29 кг/с
Vд=0,29*0,9=0,26 m3/c
i=(71-5)/71-0,05((287+10/71)-(71-5)/71)=0,767
w =233/263=0,81
=0,767*0,81=0,62
Vт.цнд.=0,26/0,62=0,42 m3/c
Nа=0,29(1840-1640)=58кВт
ni =0,81+0,001*(-40)=0,77
Ni=58/0,77=75кВт
Nтр=0,42*50=51 кВт
Nе=75+51= 126кВт
Nдв=126*1,1=139кВт
Расчет ступени высокого давления:
m=0,29*(1840-1660)/(1660-560)=0,05 кг/с
m=0,29*(560-380)/(1660-560)=0,05 кг/с
m=0,29+0,05+0,05=0,39 кг/с
Vд=0,39*0,45=0,18 m3/c
i=287-5/287-0,05*(1166+10/287-287-5/287)=0,846
w=263/303=0,8
=0,846*0,8=0,68
Vт. цвд=0,18/0,68=0,26 m3/c
Nа=0,39*(1890-1700)=74 кВт
ni=0,8+0,001*(-12)=0,79
Ni=74/0,79=94 кВт
Nтр=0,26*50=13 кВт
Nе=94+13=107 кВт
Nдв=107*1,1=118 кВт
Ее=365/233=1,7 кВт/ кВт
Qк=0,39*(1890-560)=518700Вт
Из таблице 9 [10] подбираем компрессор марки:
Для низкой ступени: 1 компрессор марки АН-800-7-3 с Vт.цнд.=0,472 м3/c и с Ne =275кВт. Для высокой ступени: 2 компрессора марки А300 - 7 - 7 Vт.цнд.= 0,472 m3/c и с Ne=91кВт.
Задача 4. Расчет толщины теплоизоляционного слоя
Расчет изоляции сводится к определению толщины теплоизоляционного слоя, соответствующей нормативному значению коэффициента теплопередачи ограждения, а также не допускающей конденсации влаги на его поверхности. Нормативное значение коэффициента теплопередачи для наружных стен и бесчердачных покрытий выбирается из таблицы. Этот коэффициент зависит от зоны строительства холодильника и температуры воздуха в охлаждаемом помещении.
Толщина теплоизоляционного слоя ограждения (м)
из=из(1/К-(1/н+i/i+1/в)
где:
k - нормативный коэффициент теплопередачи изоляционной конструкции, Вт/(м2 К);
н - коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности ограждения, Вт/(м2К);
в - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху камеры, Вт/(м2К);
i - толщина отдельных слоев ограждения (кроме теплоизоляции), м;
i - коэффициент теплопроводности изоляционного и строительного материалов, Вт/(м К).
Пример 3:
Ориентировочно стены холодильника к сторонам света принимаем из условия, что дверь его обращена на север. Конструкция наружной стены состоит из кирпичной кладки (толщиной 380мм), наружного и внутреннего слоев штукатурки (толщиной по20мм), пароизоляция из битума (толщиной 3мм), теплоизоляция пенополистерола (ПСБ-С).Район строительства г. Брянск (средняя зона от -2 до +7 С). Температура воздуха в камере -20С.
Толщина теплоизоляционного слоя наружного ограждения.
из=из(1/К-(1/н+i/i+1/в)=0,05(1/23,3-(0,043+0,38/0,81+
+3·0,02/0,93+0,003/0,17+1/8))=0,18м=180мм
Так как плиты ПСБ-С выпускаю толщиной 25, 30, 50, 100мм то выбираем толщину теплоизоляционного слоя из плит (100+50+30=180мм)
Пол в камере с отрицательной температурой с электрообогревном. Конструкция пола: чистый пол (мозаичные плиты толщиной40мм), бетонная подготовка (толщиной 100мм), засыпная изоляция (керамзитовый гравий), гидроизоляция, железобетонная плита с электроподогревом, бетонная подготовка, грунт.
из=из·(1/К-(1/н+i/i)=0,15·(1/0,18(1/7+0,04/1,6+0,1/1,6)=0.8м=800мм
Толщина засыпного слоя теплоизоляционного материала (керамзитовый гравий) составляет 800мм.
Покрытие состоит из рулонного кровельного ковра (рубероид на битумной мастике толщиной 12мм), бетонной стяжки (толщиной 40мм) засыпной теплоизоляции (керамзитовый гравий), плитой теплоизоляции (ПСБ-С) железобетонной плиты покрытия (толщиной 200мм).
из=из·(1/К-(1/н+i/i+1/в)=0,15(1/0,22-(1/23,3+0,012/0,18+
+0,04/1,6+0,1/0,05+0,2/2,04+1/6))=0,321м=321мм
Принимаем толщину засыпного слоя теплоизоляции над плитой изоляции равной 325мм.
Задание для расчета толщины теплоизоляции внутренних стен.
Ориентировочно стены холодильника к сторонам света принимаем из условия, что дверь его обращена на север. Конструкция наружной стены ...........
Страницы: [1] | 2 | 3 | 4 |
|
