Проектирование промышленного холодильника производительностью 40 т в смену

Курсовая.docx

Охлаждение пищевых продуктов с целью их сохранения было известно людям с незапамятных времен. Еще в древнем Египте хранили воду в глиняных неотожженных сосудах и благодаря испарению вода всегда оставалась холодной. Для сохранения мясных туш первобытные люди использовали горные пещеры со снегом и льдом а также глубокие ямы – погреба. Уже в XVII в. люди научились применять смесь водного льда и поваренной соли для получения температур ниже 0 .
Только во второй половине XIX в. появились первые промышленные холодильные машины. Первая установка для замораживания мяса была построена в Австралии в г. Сиднее в 1861 г. Первые крупные холодильники с машинным охлаждением были построены в бостоне (США) и Лондоне в 1881 г. В настоящее время трудно назвать отрасль хозяйства в которой не использовалась бы искусственное охлаждение.
Искусственное охлаждение т.е. процесс понижения температуры источника ниже температуры окружающей среды можно осуществить двумя путями:
- Используя аккумулированный в ограниченном пространстве естественный холод;
- Используя выработанный в специальных устройствах – холодильных машинах – искусственный холод.
Холодильные машины умеренного холода делятся на три основные группы: парокомпрессионные теплоиспользующие термоэлектрические.
В данной работе рассматривается проектирование производственного рыбного холодильника расположенного в порту г. Мурманск производительностью 40 т в смену.
Вводная теоретическая часть
Промышленный холодильники - это сооружения предназначенные для охлаждения замораживания и хранения скоропортящихся продуктов. В помещениях холодильных камерах предусматриваются постоянные довольно низкие температуры (+ 12-;-40° С) при большой относительной влажности (085-095%). К помещениям холодильника предъявляются повышенные санитарные требования.
Обязательным условием сохранения высокого качества пищевых продуктов является создание непрерывной холодильной цепи обеспеченной холодильным оборудованием которая обеспечивает воздействие на пищевые продукты низких температур на протяжении всего времени с момента производства или заготовки продукта до момента его потребления.
Холодильники расположенные в различных районах страны являются звеньями непрерывной холодильной цепи а связь между ними обеспечивается холодильным транспортом.
По назначению различают следующие типы холодильников: производственные заготовительные распределительные торговые а также перевалочные и транспортные.
Производственные холодильники обычно строят при пищевых предприятиях (мясокомбинатах рыбоперерабатывающих заводах молочных заводах и т.п.). Они являются их неотъемлемой частью и служат для первичной термической обработки (охлаждения замораживания) а также краткосрочного (10-20 дней) хранения сырья и готовой продукции.
Особенность этих холодильников - большая производительность устройств для охлаждения и замораживания готовой продукции и небольшая емкость для хранения продуктов. Наиболее распространены производственные холодильники емкостью 500-5000 т с производительностью морозилок 20-100 т в сутки. Работа производственных холодильников часто характеризуется неравномерностью вследствие сезонности поступления сырья.
Заготовительные холодильники. Их сооружают в районах заготовки пищевых продуктов (яиц фруктов). В них предусматривается сортировка первичная термическая обработка (охлаждение замораживание) а также краткосрочное (10-20 дней) хранение продуктов до отправки в районы потребления.
Заготовительные холодильники так же как производственные оснащены мощными холодильными установками. Они являются первым звеном непрерывной холодильной цепи.
Распределительные холодильники. Предназначены для равномерного снабжения населения продуктами питания в течение всего года. Их размещают в городах и промышленных центрах. В сезон заготовок на распределительном холодильнике создают резервные запасы продуктов. На распределительные холодильники продукты поступают в охлажденном и замороженном виде с производственных и заготовительных холодильников. Поэтому на распределительном холодильнике предусматривается в основном только хранение охлажденных и замороженных грузов. Сроки хранения длительные (до 3-6 месяцев и более).
Для грузов отеплившихся в пути предусматриваются небольшие камеры доохлаждения и домораживания. Емкость распределительных холодильников 500- 15 000 т в отдельных случаях достигает 30-35 тыс. т. Распределительные холодильники бывают универсальные и специализированные (мясные рыбные фруктовые и др.). На распределительных холодильниках часто предусматривают цехи по производству мороженого водного и сухого льда цехи для фасовки и замораживания фруктов и овощей а также для фасовки масла мяса и других продуктов. Такие предприятия называются хладокомбинатами.
Кроме распределительных холодильников существуют так называемые базисные холодильники емкостью 2-15 тыс. т предназначенные для длительного хранения охлажденных и замороженных продовольственных продуктов.
Составление планировки холодильника.
Рыбопромышленные холодильники являются сложными сооружениями; главные части их — помещения для холодильной обработки рыбы (камеры или установки для охлаждения или замораживания рыбы) камеры хранения продукции машинные и аппаратные отделения льдогенераторы и ледохранилища.
Охлаждаемые помещения холодильных сооружений для уменьшения теплопритоков защищают тепловой изоляцией. Для поддержания оптимального температурного режима их оборудуют приборами компенсирующими внешние теплопритоки и тепловыделения внутри камер. Машинные и аппаратные отделения обычно размещают в отдельном помещении примыкающем к одной из сторон холодильника. Иногда они включаются в общий контур холодильника но тепловой изоляции для них не требуется.
Кроме перечисленных основных помещений в холодильниках предусматривают помещения для приемки сырья сортировочные упаковочные экспедиции хранения запаса тары и вспомогательные (ремонтные мастерские конторские помещения комнаты для отдыха и приема пищи рабочего персонала душевые туалеты). Состав и размеры этих помещений устанавливают в зависимости от величины холодильника графика его работы и назначения.
Теплопередающая наружная поверхность холодильника должна быть наименьшей поэтому целесообразной его формой будет куб; однако это требование не является единственным и конфигурация здания определяется с учетом следующих наиболее важных требований: достаточный фронт приема сырья и выпуска готовой продукции; поточность технологического процесса холодильной обработки и наиболее рациональная организация всех потоков (сырья готовой продукции тары льда); высокий коэффициент использования площади холодильника.
При разработке планировки холодильника следует учитывать также необходимость увязки проектируемых на нем технологических процессов с процессом смежных производственных предприятий (в условиях рыбокомбината).
Рыбопромышленные холодильники обычно проектируют в виде самостоятельных одноэтажных или многоэтажных зданий без окон в форме прямоугольника с соотношением сторон 1 : 2. Грузовые платформы (причальная линия судов железнодорожная и автогужевая платформа) располагают вдоль его больших сторон. В подвальном или полуподвальном этажах для предотвращения промерзания и вспучивания грунта размешают камеры хранения охлаждаемых грузов с температурой не ниже —2°С.
В многоэтажных холодильниках помещают морозильные камеры приемочные экспедиции — в первом этаже; подъемники для грузов — в центре здания или возле грузовых платформ.
Вопрос об этажности холодильника должен решаться в зависимости от площадки строительства и местных условий; обычно холодильники проектируют емкостью до 4000—5000 т одноэтажными большей емкости — многоэтажными. При размещении различных помещений холодильника необходимо учитывать строительную сетку здания (пролеты между осями колонн) так чтобы перегородки между отдельными камерами и другими помещениями проходили по возможности по центру колони.
Размеры камер назначают исходя из необходимой емкости по тому или иному виду продукции но стремятся к камерам большой емкости.
Камеры площадью до 100 м2 относятся к малым площадью 100—500 м2 — к средним и площадью 500—1500 м2 — к большим. Высоту камер принимают равной 28—35 м а при наличии подвесных путей 36—42 м.
Двери в камерах проектируют стандартного размера шириной не менее 12 и высотой 194 м. Шахты подъемников грузоподъемностью 2 т имеют размеры в плане 315 ×325 м при кабине 24 × 3 м.
Если район строительства холодильника является перспективным в отношении дальнейшего развития данной отрасли пищевой промышленности то планировка холодильника должна предусматривать возможность его расширения которое можно осуществить путем пристройки или надстройки холодильника и пристройки машинного отделения. Для этого должна быть зарезервирована территория на площадке строительства.
В большинстве случаев холодильники рыбной промышленности являются не самостоятельными предприятиями а входят в состав промышленных комплексов занимающихся приемом рыбы ее обработкой и распределением. Крупные механизированные портово-перевалочные холодильники емкостью до 20 тыс. т предназначены для приемки и хранения мороженой средне- и малосоленой продукции и отгрузки ее в районы потребления. В их составе предусматривают низкотемпературные камеры хранения (до 80% от общей емкости). Остальные камеры проектируют с универсальным температурным режимом.
Механизированные портово-производственные холодильники емкостью до 8-10 тыс. т блокируются с рыбообрабатывающими и консервными предприятиями и должны иметь достаточные запасы сырья для обеспечения бесперебойной работы этих предприятий. На этих холодильниках охлаждается и замораживается рыба прибрежного лова для чего должны быть предусмотрены соответствующие устройства и камеры.
1 Определение числа и размеров камер.
В соответствии с рекомендованными значениями [1] выбираем следующие камеры в состав этажа производственного холодильника: камера – экспедиция (10% от общей емкости заданного этажа холодильника) камера предварительного охлаждения (15% от общей емкости заданного этажа холодильника) камера замораживания №1 (125% от общей емкости заданного этажа холодильника) камера замораживания №2 (125% от общей емкости заданного этажа холодильника) камера хранения (50% от общей емкости заданного этажа холодильника).
Необходимая производительность этажа холодильника – 40 т в смену. Общая вместимость холодильных камер определяется оборачиваемостью груза (А) и производительностью холодильника (m) и рассчитывается по формуле: . Оборачиваемость груза для данного типа холодильника составляет 20 смен. Следуя из этого общая вместимость камер этажа холодильника должна составлять 800 т.
Для определения площади камер необходимо знать: массу груза которую необходимо обработать в камере за расчетный период времени высоту укладки груза коэффициент пересчета массы груза на 1 м3 коэффициент использования строительной площади камер учитывающий проходы и проезды в камерах отступы от стен колонн оборудования расстояния между штабелями площадь занимаемую колоннами и оборудованием. Для данного и груза принимаем исходя из рекомендаций [1][2]: .
Требуемую площадь рассчитывают по формуле
В зависимости от сетки колонн (6м ×6м) определяющей так называемую площадь строительного прямоугольника (f) действительная площадь камеры F увеличивается с округлением площади в сторону ближайшего целого кратного f числа. Площадь занимаемую коридорами между камерами лестницамилифтами машинными отделениями рассчитывают как долю (035-045) от общей площади камер холодильной обработки на данном этаже холодильника. Результат вычисления требуемой площади камер представлен в таблице 1.
Таблица 1. Площади камер.
Предварительного охлаждения
Вспомогательные помещения
Итого общая площадь занимаемая этажом холодильника с учетом сетки колонн 6м × 6м составляет 42м×24м = 1008 м2.
Составим планировку рассчитываемого первого этажа учитываем что прием груза будет осуществляться через южную стену холодильника с портового причала (на схеме не показан) а разгрузка будет осуществляться через северную стену холодильника на автомобильную и железнодорожную платформы (на схеме не показаны). Планировка схематично показана на рис. 1.
Выбор расчетных параметров (параметров наружного воздуха воды на охлаждение конденсаторов температура грунта расчетной разности температур и т.д.)
1 Расчетные параметры наружного воздуха
От параметров наружного воздуха зависит количество теплопритоков в камеры. Уменьшение теплопритоков и связанное с ним снижение потерь продукта от усушки достигается включением в конструкцию ограждения достаточно мощного слоя теплоизоляции.
Среднегодовая температура в г. Мурманск [1] . Данный холодильник расположен в северной климатической зоне со среднегодовой температурой наружного воздуха ниже 0.
Наибольшие теплопритоки наблюдаются в самое жаркое время года что и определяет выбор летней расчетной температуры наружного воздуха. Эту температуру находят по среднемесячной температуре самого жаркого месяца с учетом влияния максимальных температур отмечаемых в это время. Для Мурманска [1]
2 Расчетная температура воды для охлаждения конденсаторов
При оборотном водоснабжении температуру воды для охлаждения конденсаторов холодильных машин принимают на 3 – 4°С выше температуры по мокрому термометру которую определяют по d–i-диаграмме для влажного воздуха на пересечении линии постоянной энтальпии характеризующей состояние наружного воздуха с линией насыщения .
В случае прямоточной системы водоснабжения из естественных водоемов температуру воды в курсовых и дипломных проектах можно принимать на 6-8°С ниже температуры наружного воздуха.
Выбрана прямоточная система водоснабжения с температурой воды 17 °С.
3 Расчетная температура грунта
Расчетную температуру под полом имеющим нагревательные устройства принимаем равной 1 °C
4 Расчетная разность температур для внутренних ограждений
При проектировании крупных холодильников температуру воздуха в коридорах тамбурах вестибюлях не определяют. Теплопритоки через стены и перегородки отделяющие охлаждаемые помещения от неохлаждаемых тамбуров вестибюлей и других помещений находят по расчетной разности температур для наружных стен. Указанные теплопритоки составляют 70% если эти помещения сообщаются с наружным воздухом и 60% если не сообщаются. С учетом климатической зоны и использования тепловых завес на дверных проемах в расчетах данного холодильника используется коэффициент 06.
Краткое описание строительных конструкций холодильника
Холодильники отличаются от других промышленных зданий тем что в них постоянно поддерживается низкая температура воздуха при высокой относительной влажности. Назначение холодильников определяет выбор материалов для строительных конструкций которые должны быть прочными устойчивыми к воздействию нагрузок долговечными огнестойкими морозостойкими экономичными.
В наибольшей степени удовлетворяет этим требованиям железобетон. несущие и ограждающие конструкции из железобетона применяют при строительстве как одно- так и многоэтажных холодильников. Включение в конструкцию ограждений холодильника тепловой изоляции и пароизоляционного слоя которые должны быть непрерывными определяет необходимость построения зданий из двух частей: несущего каркаса и самонесущих стен.
При проектировании следует стремиться к широкому применению сборных железобетонных конструкций заводского изготовления. Использование железобетона не исключает возможности применения других строительных материалов.
1 Фундаменты и колонны
Фундаменты воспринимают всю нагрузку от строительных конструкций груза и оборудования и передают ее на грунт. Поэтому они должны быть прочными долговечными устойчивыми на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы; давление оказываемое ими на грунт не должно превышать расчетное.
При строительстве холодильников применяют ленточные отдельно стоящие и сплошные фундаменты.
Ленточный фундамент представляет собой прямоугольник располагающийся непрерывно под всем периметром стен.
Под колонны закладывают отдельно стоящие ступенчатые или пирамидальные фундаменты из железобетона. В фундаментах предусматривают гнезда – стаканы для сбора сборных колонн. Под средние колонны принимают фундаменты квадратного сечения а под пристенные – прямоугольного.
На одноэтажных холодильниках применяют колонны квадратного сечения 400 × 400 мм серии 1.420-4 (рис. 2). Длину колонны подбирают в соответствии с расположением верха стакана фундамента на 250-300 мм ниже бетонной подготовки под изолированные полы в которую укладывают стержни для электрообогрева.
В многоэтажных холодильниках применяют колонны той же серии 1.420-4 но могут быть использованы колонны круглого сечения.
2 Стены и перегородки
Наружные стены зданий холодильников следует выполнять из железобетонных панелей кирпича или естественных камней.
При использовании сборных железобетонных конструкций наружные стены следует проектировать из вертикальных или горизонтальных крупноразмерных панелей (рис.3) изготовляемых из тяжелого бетона марки 200 или керамзитобетона марки 100. Стеновые панели серии 1.423-4 имеют высоту 48; 52;60 и 64 м ширину 15 и 30 м толщину 150 мм и применяются в основном для проектирования многоэтажных холодильников.
В многоэтажных холодильниках наружный ряд колонн отстоит от стен на 15-2 м. Стены крепятся к междуэтажным перекрытиям анкерами.
Для перегородок между камерами можно использовать те же материалы.
Значительно дешевле перегородки из ячеистых бетонов. Их делают в один или два слоя например из пенобетона толщиной 250 и 400 мм соответственно.
Перегородки могут быть установлены по осям колонн с изоляцией колонн или без нее в зависимости от температур в камерах по грани колонн или вообще вне колонн. Если перегородка разделяет камеры с различными температурами то лучше перегородку сдвинуть за грань колонны что облегчит выполнение изоляционных работ и исключит тепловые мостики.
Полы могут располагаться на грунте или междуэтажных перекрытиях. Пол состоит из основания и покрытия (чистый пол). Основаниями могут служить несущие конструкции перекрытий и подготовки укладываемые поверх более слабых материалов например изоляции.
Полы должны иметь необходимую прочность обеспечивающую длительную работоспособность при механических воздействиях жесткость должны быть безопасными для передвижения людей и транспортных средств бесшумными гигиеничными.
В качестве покрытия полов охлаждаемых помещений холодильников применяют бетонные или мозаичные плиты. Такие полы в наибольшей степени удовлетворяют предъявляемым требованиям.
Основание под мозаичный пол делают из бетона марки не ниже М-200 раствор для укладки плит М-200 – М-300 сами плиты из бетона марки М-300 – М-400. Размер плит 500 × 500 × 40 мм. Плиты армированы.
На участках интенсивного движения транспортных средств допускается применение металлических плит.
В конструкции пола камер с низкими температурами должен быть предусмотрен слой тепловой изоляции. Для защиты от проникновения грунтовых вод имеется слой гидроизоляции по бетонной стяжке. Конструкции полов холодильников показаны на рис. 5.
Важной частью конструкции пола лежащего на грунте является обогревающее устройство необходимое для исключения вспучивания грунта при замерзании грунтовых вод. Электрообогреватели представляют собой стальные стержни диаметром 12 – 16 мм заложенные в бетонной подготовке по всей площади камер с минусовыми температурами. Для повышения надежности и долговечности конструкций слой тепловой изоляции защищен мощным слоем гидроизоляции расположенной ниже бетонной подготовки с электронагревателями.
Теплотехнический расчет изоляции ограждений
Срок службы холодильника его экономические показатели во многом определяются качеством изоляции. Правильно запроектированная и хорошо выполненная изоляция обеспечивает длительную эксплуатацию при минимальных эксплуатационных затратах.
Чем больше значение коэффициента теплопередачи k0 ограждения тем больше теплоты будет проникать в охлаждаемый объем холодильника. Это приводит к необходимости в более мощной а следовательно и более дорогой холодильной установке. Уменьшить теплоприток можно путем уменьшения значения k0 что достигается применением более эффективной теплоизоляции (малые λиз) или увеличением ее толщины (большие значения из). Однако при этом возрастают затраты на теплоизоляцию. Поэтому при проектировании ограждающих конструкций холодильника целесообразно принимать такую теплоизоляцию и следовательно такое расчетное значение k0 чтобы годовые первоначальные и эксплуатационные затраты были минимальными. Это значение k0 называют экономически целесообразным (k0эк). Расчет достаточно сложен так как для этого необходимо знать стоимость оборудования теплоизоляции электроэнергии продолжительность работы холодильной установки и т. д. Значения этих величин различны для холодильников разной вместимости и назначения. Поэтому величиной k0эк в настоящее время пользуются при технико-экономическом сравнении различных зданий холодильников а при обычных расчетах толщины теплоизоляции пользуются нормативными (так называемыми «требуемыми») значениями k0тр которые в среднем близки к k0эк и в то же время одинаковы для холодильников всех видов и размеров.
После расчета толщины изоляционного слоя в случае использования плитных материалов может оказаться что расчетная величина не соответствует стандартной толщине выпускаемых плит. В таком случае необходимо принять толщину изоляционного слоя кратной стандартной толщине плит.
Толщину изоляционного слоя ограждения определяют по формуле:
где - коэффициенты теплопроводности изоляционного и строительных материалов составляющих конструкцию ограждения. Принимаются по табл. 2.8 [1]; - требуемый коэффициент теплопередачи ограждения принимаемый в зависимости от характера ограждения и температур по обе стороны от него; - коэффициент теплоотдачи с наружной или более теплой стороны ограждения; – коэффициент теплоотдачи с внутренней или более холодной стороны ограждения; – толщина отдельных слоев конструкции ограждения.
выбирают по табл. 2.9 [1] в зависимости от среднегодовой температуры наружного воздуха в районе строительства и температуры в камере.
выбирают из рекомендаций [1].
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитывают по формуле:
где - принятая толщина изоляционного слоя м.
Все наружные стены в холодильнике состоят из железобетонной плиты толщиной 012 м 3 слоев штукатурки цементной толщиной слоя 002 м слоя пароизоляции (гидроизол) толщиной 0004 м и теплоизоляции (ПСБ-С). Во всех внутренних стенах холодильника (перегородках) в качестве строительного материала в отличие от наружных стен использованы пеноблоки толщиной 025 в один слой. В остальном конструкция аналогична. Конструкция стен первого этажа холодильника изображена на рис. 6.
Камера хранения (-250С):
Западная и северная наружные стены:
=026 Вт(м2 К)=233 Вт(м2 К) =9 Вт(м2 К) (умеренная циркуляция воздуха).
Коэффициенты теплопроводности материалов Вт(м К):
Штукатурка цементная – 09;
Пароизоляция (гидроизол) – 03;
Пенопласта полистирольный самозатухающий ПСБ-С – 0047;
Железобетонная плита – 15;
Толщина теплоизоляционного слоя
Принимаем толщину изоляционного слоя = 200 мм (2 слоя по 100 мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи:
Дальнейший расчет стен аналогичен.
Результат расчета толщины тепловой изоляции и действительного значения коэффициента теплопередачи представлен в таблицах 2 3 4 5 6.
Таблица 2. Расчет толщины тепловой изоляции в камере хранения.
Южная (перегородка между камерой хранения и экспедицией)
Южная (перегородка между камерой хранения и машинным отделением)
Таблица 3. Расчет толщины тепловой изоляции в камере экспедиция.
Таблица 4. Расчет толщины тепловой изоляции в камере замораживания №2.
Таблица 5. Расчет толщины тепловой изоляции в камере замораживания №1.
Таблица 6. Расчет толщины тепловой изоляции в камере предварительного охлаждения.
1 Расчет толщины теплоизоляции для перегородки между камерой замораживания №1 и камерой замораживания №2
Поскольку перегородка разделяет камеры с одинаковыми температурно-влажностными условиями то выбираем в качестве строительного и одновременно теплоизоляционного материала блоки из пенобетона.
Коэффициент теплопередачи перегородки =058 Вт(м2 К). Термические сопротивления переходу тепла по обе стороны перегородки одинаковы (1=0095 м2 КВт (циркуляция воздуха в обеих камерах усиленная).
Коэффициент теплопроводности пенобетона =015 Вт(м К). Коэффициент теплопроводности штукатурки цементной =09 Вт(м К).
=02235 м. Принимаем толщину перегородки 250 мм т.е. 1 слой блоков из пенобетона. =0526 Вт(м2 К).
2 Расчет толщины теплоизоляционного слоя пола
Толщина и теплопроводность слоев конструкции представлены в таблице 7.
Таблица 7. Толщина и теплопроводность слоев конструкции.
Теплопроводность Вт(м К).
Чистый пол из бетонных плит
Теплоизоляция – керамзит
Бетонная подготовка с электронагревателями
В расчете учитываем только слои лежащие выше бетонной подготовки с нагревательным устройством.
Толщину изоляционного слоя пола определяют по формуле:
Камера замораживания №1.
Пол в каждой из камер желательно должен быть на одном уровне вследствие этого примем толщину теплоизоляционной засыпки в каждой камере 092 м т.к очевидно что в камере замораживания толщина теплоизоляции максимальна.
Так как расчет толщины теплоизоляции пола в остальных камерах идентичен и дополнительных пояснений не требует то результат вычислений приведем в таблице 8.
Таблица 8. Толщина теплоизоляционного слоя пола в камерах.
3 Расчет толщины изоляции перекрытия между этажами.
Коэффициент теплопередачи межэтажных перекрытий многоэтажных холодильников так же принимаем в зависимости от характера разделяемых помещений.
Коэффициенты теплопроводности толщина и тепловое сопротивление представлены в таблице 9.
Таблица 9. Коэффициенты теплопроводности толщина и тепловое сопротивление междуэтажного перекрытия.
Наименование ограждения
Наименование и материал слоя
Коэффициент теплопроводности Вт(м·К)
Междуэтажное перекрытие
Чистый пол (покрытие) из бетона
Пароизоляция (по битуму)
Теплоизоляция из ПСБ-С
Железобетонная плита перекрытия
Расчет теплопритоков через межэтажное перекрытие осложняется тем что над камерой первого этажа могут располагаться сразу несколько камер второго этажа с различными температурами.
Схема расположения камер второго этажа показана на рис. 7.
В камере экспедиция расчет производиться не будет так как теплопритоки через перекрытие отсутствуют из-за нулевой разности температур.
3.1 Расчет толщины изоляции для междуэтажного перекрытия в камере предварительного охлаждения
Сопоставляя схемы планировки первого и второго этажей видно что над камерой предварительного охлаждения находится камера хранения и коридор. Так как температура в камере хранения второго этажа ниже чем температура в рассчитываемой камере то теплоизоляция перекрытия для данной площади камеры над которой расположена камера хранения не требуется. Для этого участка площади значение действительного коэффициента теплопередачи взято из расчетов толщины теплоизоляции пола второго этажа .
Температура коридора второго этажа выше чем температура рассчитываемой камеры поэтому рассчитаем толщину изоляции для участка перекрытия над которым коридор.
По формуле (2) имеем
Принимаем толщину изоляции 0150 м из листа толщиной 01 м и листа толщиной 005 м.
3.2 Расчет толщины изоляции для междуэтажного перекрытия в камере замораживания №1
Над рассчитываемой камерой расположено 2 камеры: камера хранения и камера замораживания. Так как температура в камере хранения второго этажа равна температуре в рассчитываемой камере то тепловая изоляция на этом участке перекрытия не требуется. Из расчетов пола в камере замораживания второго этажа действительный коэффициент теплопередачи . Для участка перекрытия с камерой хранения – взят из расчетов пола камеры второго этажа.
3.3 Расчет толщины изоляции для междуэтажного перекрытия в камере замораживания №2
Как и над камерой замораживания №1 над рассчитываемой камерой находятся камеры хранения и замораживания. Значения действительных коэффициентов теплопередачи такие же как в камере замораживания №1.
3.4 Расчет толщины изоляции для междуэтажного перекрытия в камере хранения
Над камерой хранения находится камера замораживания коридор машинное отделение и камера предварительного охлаждения. Для площади перекрытия над которой расположена камера предварительного охлаждения значение действительного коэффициента теплопередачи (взято из расчетов пола камеры предварительного охлаждения второго этажа данного холодильника).
Для площади перекрытия над которой расположена камера замораживания второго этажа значение действительного коэффициента теплопередачи - взято из расчетов пола камеры замораживания второго этажа данного холодильника.
Толщина теплоизоляции перекрытия над которым расположен коридор и машинное отделение второго этажа рассчитаем по формуле (2)
Принимаем толщину тепловой изоляции толщиной 150 мм состоящую из листа толщиной 01м и листа толщиной 005 м.
Тепловой расчет камер холодильника.
Сохранение высоких качеств продукции может быть обеспечено только при стабильном оптимальном температурном режиме который поддерживается в камере холодильника. Для создания наиболее благоприятных условий обработки и хранения продуктов необходимо правильно выбрать оборудование камер компрессорного цеха как основное так и вспомогательное.
Холодильное оборудование подбирают на основании теплового расчета учитывающего все виды теплопритоков которые могут повлиять на изменение температурного режима в камерах. Поскольку оборудование подбирают для каждой камеры отдельно то и тепловой расчет производится для каждого охлаждаемого помещения.
Теплопритоки в камеры не являются постоянными. Они зависят от сезонности заготовки или поступления продуктов времени года и других причин.
При выборе холодильного оборудования очень важно правильно рассчитать теплопритоки в помещение ведь от этого зависит не только его микроклимат но и сохранность продукции. Учет интенсивных теплопритоков при расчете системы охлаждения поможет сэкономить на оборудовании а их недооценка наоборот может привести к повышенному износу и уменьшению ресурса работы оборудования.
В первую очередь учитываемвнешние теплопоступления. Это прежде всего теплота проникающая через ограждения и вместе с поступающим грузом.
1. Теплопритоки через ограждения
Теплоприток через ограждающие конструкции определяется как сумма теплопритоков вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения а также теплопритоков за счет воздействия солнечной радиации через покрытия и наружные стены.
Теплопритоки через стены перегородки покрытия и перекрытия (в Вт) рассчитывают по формуле:
где – действительный коэффициент теплопередачи ограждения определенный при расчете толщины изоляционного слоя по формуле (3); – площадь поверхности ограждения м2; – температура снаружи ограждения 0С; – температура воздуха внутри охлаждаемого помещения 0С.
Теплоприток от солнечной радиации определяют по формуле:
где – избыточная разность температур характеризующая действие солнечной радиации в летнее время 0С.
Для определения площади поверхности стен и перегородок принимают длину наружных стен:
а) для неугловых помещений – между осями внутренних стен;
б) для угловых помещений – от наружной поверхности наружных стен до оси внутренних;
длину внутренних стен – между внутренней поверхностью наружных стен и осью внутренних;
высоту стен – от уровня чистого пола данного этажа до уровня чистого пола вышележащего этажа или до верха засыпки покрытия.
Площадь потолка и пола определяют как произведение длины камеры на ширину которые измеряются между осями внутренних стен или от внутренней поверхности наружных стен до оси внутренних.
Результаты расчета теплопритоков через стены перегородки покрытия представлены в таблицах 10 11 12 13 14.
Таблица 10. Теплопритоки через ограждения в камере замораживания №1.
Стена наружная восточная
Солнечная радиация (восточная стена)
Таблица 11. Теплопритоки через ограждения в камере замораживания №2.
Таблица 12. Теплопритоки через ограждения в камере предварительного охлаждения.
Таблица 13. Теплопритоки через ограждения в камере хранения.
Стена наружная северная
Стена наружная западная
Солнечная радиация (западная стена)
Таблица 14. Теплопритоки через ограждения в камере экспедиция.
Стена наружная южная
Солнечная радиация (южная стена)
2 Теплоприток от грузов
Количество отводимого в единицу времени тепла (в Вт) можно определить для любого вида холодильной обработки по формуле:
где - суточное поступление продукта в камеру тсутки; - разность удельных энтальпий соответствующих начальной и конечной температурам продукта Джкг; - продолжительность холодильной обработки продукта ч.
Теплоприток от тары определяем по формуле:
где - суточное поступление тары (10% от массы суточного поступления груза) тсутки; - удельная теплоемкость тары (материал тары - дерево) Дж(кг·К); - температура тары при поступлении груза 0С; - температура тары при выходе груза 0С.
Результат расчета теплопритоков от груза представлен в таблице 15.
Таблица 15. Теплопритоки от груза и тары.
3 Эксплуатационные теплопритоки
Эти теплопритоки возникают вследствие освещения камер () пребывания в камерах людей () работы электродвигателей () открывания дверей (). Теплопритоки определяют по каждой статье отдельно.
3.1 Теплоприток от освещения
Расчет теплопритока (в Вт) производится по формуле:
где - количество тепла выделяемого освещением в единицу времени на 1 м2 площади пола Втм2; - площадь камеры м2. Результат расчета представлен в таблице 16.
Таблица 16. Теплопритоки от освещения.
3.2 Теплоприток от пребывания людей
где - число людей работающих в данном помещении; 350 – тепловыделение одного человека при тяжелой физической работе Вт.
Число людей работающих в помещении принимают в зависимости от площади камеры: при площади камеры до 200 м2 – 2 3 человека при площади камеры больше 200 м2 – 3 4 человека. Результат расчета представлен в таблице 17.
Таблица 17. Теплоприток от пребывания людей.
3.3. Теплоприток от работающих двигателей
При расположении электродвигателей в охлаждаемом помещении теплоприток (в Вт) определяют по формуле:
где - мощность электродвигателя кВт. Результат расчета представлен в таблице 18.
Таблица 18. Теплоприток от работающих двигателей.
3.4 Теплоприток при открывании дверей
где - удельный приток тепла от открывания дверей Втм2.
Удельный приток тепла принимаем по табл. 3.3 [1]. Результат расчета представлен в таблице 19.
Таблица 19. Теплоприток от открывания дверей.
3.5 Сводная таблица теплопритоков
Рассчитанные выше теплопритоки вносятся в графу «камерное оборудование». Для холодильников мясо- и рыбокомбинатов нагрузка на компрессор по «Нормам технологического проектирования холодильников» следует принимать в зависимости от температур воздуха в охлаждающих помещениях в размере 80% от Q1 при температурах ниже -200С и 60% при температурах близких к 00С.
Нагрузку на компрессоры вызванную теплопритоками при холодильной обработке (Q2) принимают равной 100%.
Нагрузку на компрессоры от эксплуатационных теплопритоков (Q4) учитывают в размере 65% от максимальных значений.
Теплопритоки Q3 и Q5 учитывают только при расчетах холодильников для хранения фруктов или специализированных камер хранения фруктов на распределительных холодильниках.
Таблица 20. Сводная таблица теплопритоков.
Камерное оборудование
Камера замораживания №1
Камера замораживания №2
Камера предварительного охлаждения
Таблица 21. Группировка камер.
Холодопр-ть КМ. Q0= Вт. k=1.12; b=0.9.
зам. №1 (-300С) зам. №2(-300С) хран.(-250С)
экспед.(-50С) предв. охл. (-50С)
Обоснование выбранной системы охлаждения
Для отвода теплоты и влаги из охлаждаемых помещений и технологических аппаратов в них устанавливают теплообменные аппараты носящие название охлаждающих приборов. В этих приборах теплота отдается охлаждающей среде. Способы охлаждения в зависимости от вида охлаждающей среды делятся на непосредственное охлаждение и на охлаждение жидким хладоносителем (косвенное охлаждение).
В настоящее время наиболее широкое распространение получили холодильные системы работающие по принципу непосредственного охлаждения. Это связано с очевидными достоинствами таких систем: простотой схем меньшими первоначальными финансовыми затратами на приобретение более низкими удельными затратами энергии на получение холода меньшими диаметрами трубопроводов и более компактным теплообменным оборудованием. Тем не менее основные хладагенты (фреоны и аммиак) недопустимо использовать для охлаждения помещений в которых предусматривается длительное нахождение и работа людей в пищевой промышленности. Еще один из недостатков - значительные потери давления в гидростатическом столбе жидкости при подаче углеводородных хладагентов на верхние этажи многоэтажных хладопредприятий ведущие к существенной потере холодопроизводительности. Особенно заметно действие этого фактора при разнице высот более 10 м и низких температурах кипения. Возможны проблемы с возвратом масла в случае разветвленной системы охлаждения территориально распределенного хладопредприятия. Из-за условий эксплуатации допускающих резкие возрастания тепловой нагрузки есть вероятность выброса жидкого хладагента из испарителя во всасывающую полость компрессора что чревато поломкой компрессора.
Приведенных выше проблем позволяют избежать холодильные системы с промежуточным хладоносителем. При охлаждении хладоносителем (хладоноситель - жидкость используемая для отбора тепла от охлаждаемых предметов и для переноса этого тепла к хладагенту в испарителе) понижение температуры охлаждаемой среды достигается благодаря теплообмену между охлаждаемой средой и холодным хладоносителем циркулирующим в теплообменных аппаратах. Хладоноситель в свою очередь охлаждается в испарителе при кипении холодильного агента.
Преимущества системы охлаждения с промежуточным хладоносителем: исключается возможность проникновения холодильного агента масла непосредственно в охлаждаемую среду (в охлаждаемый продукт); простота регулирования температуры охлаждаемой среды (продукта) отдельных потребителей что достигается путем изменения количества хладоносителя направляемого в теплообменный аппарат охлаждаемой среды (продукта).
В данном расчете выбрана промежуточная система охлаждения.
Построение цикла холодильной машины и определение параметров хладагента
Расчетный рабочий режим холодильной установки характеризуется температурами кипения t0 конденсации tк всасывания (пара на входе в компрессор) tвс и переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем tп. Значения этих параметров выбирают в зависимости от назначения холодильной установки и расчетных наружных условий.
1 Выбор расчетного рабочего режима для группы камер №2.
Для группы камер №2 с температурой в камерах -50С эффективен цикл с одноступенчатым сжатием и переохлаждением жидкого хладагента в конденсаторе. Одноступенчатый компрессор можно применять в довольно широком диапазоне рабочих условий. Ограничивают возможность применения одноступенчатого компрессора температура нагнетания которая не должна превышать 1600С и разность давлений которая для современных поршневых компрессоров не должна превышать 17 МПа.
Так как была выбрана схема с промежуточным хладоносителем (рассольная схема) то температуру кипения хладагента принимаем на 5 6 0С ниже температуры рассола которую в свою очередь принимают на 8 10 0С ниже температуры воздуха в камере.
Температура конденсации
где температура воды на входе в конденсатор.
Хладагент конденсируясь в конденсаторе переохлаждается до температуры tп
Для исключения влажного хода компрессора пар перед компрессором перегревается
2 Построение цикла одноступенчатой холодильной машины
Прежде всего нужно изобразить цикл холодильной машины в одной из термодинамических диаграмм состояния. Построение цикла производится в следующей последовательности;
а) На T – s диаграмму R22 наносим изотермы определяющие режим работы установки; и .
б) По температурам и находим соответствующие изобары и в области перегретого пара и переохлажденной жидкости.
в) В результате построения на диаграмме получены опорные точки:
' – на пересечении изотермы с линией сухого насыщенного пара;
' - на пересечении изотермы с линией жидкости;
- на пересечении изотермы с изобарой в области переохлажденной жидкости (в T – s диаграмме точку 3 условно наносят на линию жидкости при температуре ).
г) На пересечении линий и в области перегретого пара находят точку 1 определяющую состояние пара всасываемого компрессором.
д) Через точку 1 проводят адиабату до пересечения с изобарой в точке 2 которая определяет состояние пара в конце сжатия.
е) Точка 4 находится на пересечении линии постоянной энтальпии проходящей через точку 3 с изотермой в области влажного пара. Точка 4 характеризует состояние хладагента после дросселирования в регулирующем вентиле.
T-s диаграмма приведена в приложении А.
3 Тепловой расчет одноступенчатой холодильной машины
Расчет производится в следующей последовательности.
)Определяем холодопроизводительность 1 кг хладагента
q 0= i1'-i4 = 395– 223 = 172 .
) Рассчитываем массовый расход пара
M = Q0q0= 17.19655172 = 01 (кгс) где Q0 - нагрузка на компрессор.
) Определяем объемный расход пара
Vд = Мv1=0.10.095=0.0095 (м3с).
) По графику (см. рис. 5.5 [1])находят коэффициент подачи компрессора для бескрейцкопфных работающих на R22
) Определяем описываемый объем компрессора
V = Vд λ= 00095078 = 0012 (м3с)
Выбираем компрессор П40.
) Вычисляем теоретическую мощность компрессора
Nт =М(i2-i1)=01(439-404)= 35 (кВт)
) Определяем действительную мощность компрессора
Ni= Nтt=3.50.8 = 4.375(кВт) где t - индикаторный к.п.д.
) Рассчитываем эффективную мощность на валу компрессора
Nв = Ni м=4375084 = 52 (кВт) где м – механический к.п.д. учитывающий потери на трение.
) Определяют тепловой поток в конденсаторе
Qк=Q0+Ni=4375+17196=216 (кВт)
4 Выбор расчетного рабочего режима для группы камер №1
Чтобы получить низкую температуру в охлаждаемых объектах понижают температуру и давление кипения хладагента. При этом уменьшается коэффициент подачи и холодопроизводительность компрессора возрастают нагрузки на механизм движения повышается температура в конце процесса сжатия что может привести к нарушению работы системы смазки и другим нежелательным последствиям. Поэтому параметром ограничивающим возможность одноступенчатого сжатия является температура нагнетания которая в современных компрессорах не должна превышать 1600С. Если температура в конце процесса сжатия окажется выше указанной переходят на двухступенчатое сжатие. Следует отметить что даже при невысоких температурах в конце сжатия холодопроизводительность цикла с двухступенчатым сжатием при низких температурах (ниже -300С) гораздо больше чем у цикла с одноступенчатым сжатием. Поэтому для данной группы камер рассчитаем двухступенчатую холодильную машину с двукратным дросселированием и полным промежуточным охлаждением как унифицированную и наиболее эффективную машину которая может использоваться для всех рабочих веществ.
5 Построение цикла двухступенчатой холодильной машины
Прежде всего нужно изобразить цикл холодильной машины в одной из термодинамических диаграмм состояния. Процесс построения цикла изложен в [1] на стр. 92.
T-s диаграмма данного цикла приведена в приложении Б.
6 Тепловой расчет двухступенчатой холодильной машины
)Рассчитываем холодопроизводительность 1 кг агента
) Определяем расход пара в СНД
) Находим расход пара в СВД (кгс).
)Определяем объемный расход пара
где - удельный объем пара в соответствующих точках.
)По графику (см. рис. 5.5 [1]) определяем коэффициенты подачи для каждой ступени.
) Рассчитываем описываемый объем
Выбираем двухступенчатый компрессор АД130-7-4.
)Определяем теоретическую мощность компрессора
) Рассчитываем действительную мощность компрессора
где - индикаторный к.п.д.
)Определяем эффективную мощность
где - электромеханический к.п.д.
)Вычисляем тепловой поток в конденсаторе
Расчет и подбор теплообменных аппаратов
Конденсаторы следует подбирать по действительному тепловому потоку определенному при тепловом расчете компрессора.
Тип конденсатора выбирают в зависимости от назначения установки условий водоснабжения и качества воды с учетом климатологических данных.
Конденсатор входит в число важнейших частей холодильной машины без которых невозможно осуществить холодильный процесс. Конденсатор является теплообменным аппаратом главное назначение его путем изменения агрегатного состояния холодильного агента отвести от последнего теплоту отнятую агентом от охлаждаемой среды и теплоту эквивалентную работе сжатия. Внешней средой которой холодильный агент отдает теплоту обычно служит охлаждающая вода (речная озерная морская артезианская) или атмосферный воздух.
Но воздух характеризуется низкими тепловыми показателями: имеет малую теплоемкость и плохую теплопроводность. Поэтому как тепловоспринимающая среда он используется лишь в холодильных установках небольшой производительности или в случаях отсутствия достаточного количества воды.
Объемная теплоемкость воздуха составляет около 03 ккалм3 в то время как для воды 1000 ккалм3 поэтому при прочих равных условиях через конденсатор должно пройти воздуха по объему в 3300 раз больше чем воды. Так как теплообмен при воздушной среде гораздо менее интенсивен чем при жидкой среде то в случае использования воздуха как тепловоспринимающей среды в конденсаторе поверхность теплопередачи последнего значительно возрастает.
Конденсаторы можно группировать по тепловоспринимающей среде и по этому признаку различают водяного воздушного и смешанного охлаждения В последних конденсаторах в процессе теплопередачи участвуют как вода так и воздух.
Можно классифицировать конденсаторы и по другим признакам например по способу прохождения через них воды различают закрытого и открытого типа; в последних вода свободно омывает трубчатую систему конденсатора.
Различают также конденсаторы в которых осуществляют процессы охлаждения и конденсации и конденсаторы где протекают процессы охлаждения конденсации и переохлаждения холодильного агента.
При любой классификации главной функцией конденсатора остается быстрое ожижение поступившего в него парообразного холодильного агента. Именно по степени интенсивности процесса теплопередачи от конденсирующегося холодильного агента к тепловоспринимающей среде следует анализировать и оценивать их как теплообменные аппараты.
В общем случае поверхность теплопередачи конденсатора можно разграничить на три зоны: перегретого агента конденсации и переохлаждения. Все эти зоны равного высокого давления агента и они четко обозначаются при изображении процесса в энтропийной и энтальпийной диаграммах. В зоне перегретого агента охлаждающей водой отводят теплоту от поступающего в конденсатор перегретого пара его температура понижается и он превращается в сухой насыщенный пар.
Дальнейший отвод теплоты от сухого насыщенного пара связан с зоной конденсации в которой изменяется агрегатное состояние агента превращающегося в жидкость. Зона переохлаждения имеется не во всех конструкциях конденсаторов. Это зона неизменного агрегатного состояния и здесь холодная вода отнимает некоторое количество тепла от жидкого агента понижая его температуру против температуры конденсации.
Элементный конденсатор состоит из элементов состоящих из трубы большого диаметра (245x65 мм) с торцовыми стальными трубными решетками. В решетках развальцованы 7—14 трубок по которым проходит вода.
Элементы расположенные один над другим соединяют чугунными калачами для прохода воды и патрубками для холодильного агента В каждом элементе агент находится в межтрубном пространстве.
Чтобы повысить скорость воды при прохождении по трубам элемента чугунные калачи одноходового конденсатора заменяют специальными крышками с перегородками благодаря которым достигается параллельный ток воды не по всем трубам элемента а лишь по нескольким. Такой конденсатор называется многоходовым.
Элементные конденсаторы компактны и малометаллоемки поэтому будем использовать именно этот тип конденсаторов.
1.1 Расчет конденсатора для цикла с одноступенчатым сжатием
Исходные данные для расчета:
- температура воды на входе в конденсатор
- температура воды на выходе из конденсатора
- разность температур охлаждающей воды между входом и выходом из конденсатора;
k=700 Вт(м2К) – коэффициент теплопередачи конденсатора
Qк=216 кВт – суммарный тепловой поток в конденсаторе определен при тепловом расчете компрессора;
)Рассчитаем среднюю логарифмическую разность температур
)Рассчитаем требуемую площадь теплопередающей поверхности конденсатора
Выбираем элементный конденсатор 32КЭ. Площадь теплообмена F=32 м2.
)Определим расход охлаждающей воды поступающей в конденсатор
По расходу воды на охлаждение конденсатора выбираем насос марки 15К-6б мощностью 26 лс.
1.2 Расчет конденсатора для цикла с двухступенчатым сжатием
- температура воды на входе в конденсатор;
- температура воды на выходе из конденсатора;
разность температур охлаждающей воды между входом и выходом из конденсатора;
k=700 Вт(м2К) – коэффициент теплопередачи конденсатора;
Qк=93125кВт – суммарный тепловой поток в конденсаторе определен при тепловом расчете компрессора;
)Рассчитаем требуемую площадь теплопередающей поверхности конденсатора
Выбираем 4 элементных конденсатора 32КЭ установленных параллельно. Площадь теплообмена F=128 м2.
По расходу воды на охлаждение конденсатора выбираем насос марки 3К-9 мощностью 14 лс.
Испаритель так же как и конденсатор является одной из важнейших частей холодильной машины. Испаритель представляет собой теплообменный аппарат назначение которого путем изменения агрегатного состояния холодильного агента отвести теплоту от охлаждаемой среды.
Собственно испарителями называются те теплообменные аппараты охлаждаемой средой в которых является жидкость (вода солевой раствор). Жидкий холодильный агент кипит при заданной низкой температуре в трубчатой системе погруженной в жидкость отнимая от нее теплоту парообразования.
Холодная жидкая среда в одних случаях может быть использована непосредственно для осуществления того или иного технологического процесса (охлаждение и кратковременная аккумуляция рыбы замораживание пищевых продуктов) в других - как промежуточное звено — холодоноситель главным образом для охлаждения помещений.
Характер парообразования оказывает влияние на интенсивность теплопередачи в испарителе - он определяется условиями теплоотдачи от внутренней поверхности трубы к жидкому агенту поступившему в испаритель. Весьма важным фактором интенсивного кипения агента в испарителе является достаточно большой температурный перепад между поверхностью нагрева (трубы) и кипящим агентом. Характер парообразования может быть разный; в одном случае в ряде точек на поверхности нагрева образуются пузырьки пара которые быстро отрываются от поверхности уступая место жидкости другом — по всей поверхности нагрева образуется пленка пара которая как бы отделяет поверхность нагрева от жидкого агента.
Чем больше температурный перепад тем больше образуется пузырьков пара быстро отрывающихся от поверхности нагрева и тем интенсивнее теплопередача Однако благоприятный характер парообразования наблюдается лишь в определенной температурной зоне и если t чрезмерно велико (25° и выше) то по всей поверхности появляются пузырьки пара сливающиеся между собой и образующие паровую пленку. Эта пленка разграничивающая поверхность теплопередачи и жидкий холодильный агент создает дополнительное термическое сопротивление ухудшая коэффициент теплоотдачи.
Такое парообразование называется пленочным в отличие от пузырчатого к которому следует стремиться в испарителях холодильных машин.
Испарители можно группировать по теплоотдающей жидкой среде (пресная вода морская вода солевые растворы) характеру движения теплоотдающей среды (испарители закрытого типа и открытого типа) и характеру заполнения трубчатой системы испарителя холодильным агентом (затопленные и незатопленные).
Однако к какой бы группе не относился тот или иной испаритель его главной функцией остается быстрое кипение холодильного агента за счет теплоты окружающей трубчатую систему жидкой среды. Именно по степени интенсивности процесса теплопередачи от жидкой охлаждаемой среды к кипящему агенту следует анализировать и оценивать испарители как теплообменные аппараты.
В промышленности применяются погружной или змеевиковый вертикальнотрубный кожухотрубный испарители; разработана новая конструкция листотрубных испарителей.
В рассчитываемой холодильной установке будем использовать кожухотрубный испаритель как один из самых распространенных и подходящий для условий эксплуатации.
Конструктивно кожухотрубный испаритель представляет стальной корпус-кожух который включает в себя стальные бесшовные трубки ввальцованные в решетчатые днища кожуха. Кожух снабжают с обеих сторон крышками и покрывают изоляцией. В крышках имеются перегородки которые организуют движение раствора циркулирующего в трубчатой системе испарителя образуя от 6 до 12 ходов. Скорость движения раствора в трубках при этом достигает 1—2 мсек.
Вверху кожуха имеются патрубки для манометра и трехходового запорного вентиля с двумя предохранительными клапанами а в крышках — патрубки для кранов предназначенных для выпуска воздуха. Внизу кожуха устанавливают маслосборный горшок через который испаритель периодически очищается от находившегося там масла и загрязнений.
Жидкий холодильный агент входит в испаритель в нижней части кожуха и заполняет межтрубное пространство примерно на 34 объема кожуха причем нормальным считается уровень агента между вторым и третьим рядами труб считая сверху. Агент кипит охлаждая циркулирующий по трубам солевой раствор. Пары холодильного агента собираются в верхней части кожуха в так называемом паровом пространстве откуда через сухопарник отсасываются компрессором.
Жидкостное и паровое пространство соединяют неизолированной металлической трубкой; по образованию на ней снеговой шубы можно проконтролировать уровень жидкого агента в межтрубном пространстве кожуха. Солевой раствор подается в испаритель в нижнюю часть трубчатой системы а выходит из испарителя через верхний патрубок. Посредством поплавкового регулирующего вентиля в испарителе достигается автоматическое поддержание уровня агента.
Коэффициент теплопередачи испарителя составляет 350— 400 ккалм2час0С. Кожухотрубные испарители удобны в эксплуатации и весьма компактны. Они широко распространены в промышленных стационарных и особенно судовых холодильных установках. В судовых конструкциях подвод жидкости и отвод паров делается с двух сторон. Недостатком их является возможность замерзания раствора в трубках в случае остановки рассольного насоса.
2.1 Расчет рассольного испарителя для цикла с одноступенчатым сжатием
- тепловой поток в испарителе определенный тепловым расчетом;
- удельный тепловой поток для кожухотрубного аппарата работающего на R22.
Требуемая теплопередающая поверхность испарителя
Выбираем горизонтильный кожухотрубный испаритель затопленного типа ИКТ-12.
В качестве хладоносителя в данном цикле будет использоваться водный раствор хлористого кальция содержащий 228% соли в растворе. Плотность раствора 1210 кгм3 удельная теплоемкость – 292 (кДжкг К) температура замерзания tmin=-2330С. Разница температур рассола на входе и выходе из аппарата примем равной 20С. Расход хладоносителя необходимый для отвода теплопритоков в охлаждаемом объекте Для движения рассола с необходимой скоростью выбираем насос марки 15К-6б мощностью 26 лс.
2.2 Расчет рассольного испарителя для цикла с двухступенчатым сжатием
Выбираем 3 горизонтильных кожухотрубных испарителя затопленного типа ИКТ-12 соединенные параллельно.
В качестве хладоносителя в данном цикле будет использоваться водный раствор хлористого кальция содержащий 294% соли в растворе. Плотность раствора 1280 кгм3 удельная теплоемкость – 263 (кДжкг К) температура замерзания tmin=-5010С. Разница температур рассола на входе и выходе из аппарата примем равной 20С. Расход хладоносителя необходимый для отвода теплопритоков в охлаждаемом объекте Для движения рассола с необходимой скоростью выбираем насос марки 3К-9 мощностью 14 лс.
Расчет и подбор камерного оборудования
Для охлаждения камер холодильников применяют:
батарейное (или тихое) охлаждение при котором в камере возникает естественная или умеренная циркуляция воздуха;
охлаждение воздухоохладителями (воздушное) при котором в камере создается принудительная циркуляция воздуха под воздействием вентиляторов воздухоохладителей;
смешанное охлаждение при котором в камере устанавливают как батареи так и воздухоохладители.
Для камер хранения чаще всего применяют батарейное охлаждение. Используют потолочные и пристенные батареи а в последнее время - панельные батареи. При батарейном охлаждении отсутствуют работающие механизмы которые являются дополнительными источниками тепла. Потери от усушки продукта при тихом охлаждении значительно меньше чем при охлаждении воздухоохладителями. В проектируемом холодильнике в камере хранения будет использоваться такой способ охлаждения.
При воздушном охлаждении значительно увеличивается скорость движения воздуха относительно трубной системы аппарата и соответственно коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха а в конечном счете – коэффициент теплопередачи аппарата.
Увеличение скорости воздуха в камере позволяет ускорить процесс отвода тепла от продукта что важно при охлаждении и замораживании причем современная техника позволяет получать оптимальные скорости воздуха (с учетом скорости и продолжительности обработки продукта а также потерь от усушки). В проектируемом холодильнике в камерах охлаждения и замораживания будет использоваться такой способ охлаждения.
- тепловая нагрузка на оборудование;
- разность температур между воздухом камеры и кипящим хладагентом;
- коэффициент однорядной батареи из оребренных труб.
Выбираем батарею из двух стальных секции СК. Длина каждой секции 2750 мм.
Шаг труб 30 мм. Площадь поверхности охлаждения каждой секции 215 м2 . Площадь поверхности батареи
- коэффициент теплопередачи воздухоохладителя;
- плотность воздуха;
- разность удельных энтальпий входящего и выходящего воздуха;
Выбираем воздухоохладитель ВОП-100.
Воздухоохладители укомплектованы вентиляторами обеспечивающими необходимый расход воздуха.
3 Камера предварительного охлаждения
4 Камера замораживания №1
Выбираем 3 воздухоохладителя ВОП-100.
5 Камера замораживания №2
В данном курсовом проекте спроектирована холодильная установка для первого этажа трехэтажного портового холодильника рыбной промышленности в городе Мурманск производительностью 120т в смену.
Строительная площадь холодильника 1008 м2. Основное строительно-планировочные решения следующие: здание отдельно стоящее трехэтажное с сеткой колон 6х6 выполнено из железобетонных плит полезная высота этажа 48 м кроме холодильных камер имеется тамбур машинное отделение выход на причал и открытые автомобильную и железнодорожную платформы. Полы с электрообогревом. Тепловая изоляция стен и покрытия – пенополистирол ПСБ-С пола – керамзитовый гравий.
На первом этаже размещено 5 камер для холодильной обработки груза.
Схема охлаждения – косвенное с промежуточным хладоносителем батареями и воздухоохладителями.
Для охлаждения используется две промышленные установки: с одноступенчатым и двухступенчатым сжатием. По расчетам подобранные холодильные машины обеспечат поддержание требуемой температуры в холодильной камере при температуре окружающей среды .

Трубная решетка.cdw

Испаритель.frw

Патрубок входа рассола
Патрубок выхода рассола
Вход жидкого аммиака
Площадь теплопередающей поверхности F=12
Основные технические характеристики
КП ХМ 36. 20. 01. 021. 04. 00
КП.НТ-081.13.100.000СБ

Крышка.cdw

Конденсатор сборочный.cdw

Площадь поверхности теплообмена F=32м
Колличество трубок n=14
Колличество ходов z=1
КП.НТ-081.13.200.000
Основные технические характеристики