Расчетные параметры температуры наружного воздуха. Краткое описание строительных конструкций холодильников. Определение площадей камер. Теплотехнический расчет изоляции ограждений. Теплопритоки через ограждения, а также через солнечную радиацию.
Промышленный холодильники - это сооружения, предназначенные для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов. На этих холодильниках охлаждаются и замораживается рыба прибрежного лова, для чего должны быть предусмотрены соответствующие устройства и камеры. Теплопритоки через стены и перегородки, отделяющие охлаждаемые помещения от неохлаждаемых тамбуров, вестибюлей и других помещений, находят по расчетной разности температур для наружных стен. 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. Теплопритоки через стены, перегородки, покрытия и перекрытия (в Вт) рассчитывают по формуле: , (6) где - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определенный при расчете толщины изоляционного слоя по формуле (4);-площадь поверхности ограждения, м2; - температура снаружи ограждения, 0С; - температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, 0С.
Введение
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 (0,85-0,95%). 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.
В нашем случае будут использоваться холодильники рыбной промышленности.
Холодильники рыбной промышленности. В большинстве случаев холодильники рыбной промышленности являются не самостоятельными предприятиями, а входят в состав промышленных комплексов, занимающимися приемом рыбы, ее обработкой и распределением.
Крупные механизированные портово-перевалочные холодильники емкостью до 20 тыс. т предназначены для приемки и хранения мороженной, средне- и малосоленой продукции и отгрузки ее ее в районы потребления. В их составе предусматривают низкотемературные 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 охлаждаются и замораживается рыба прибрежного лова, для чего должны быть предусмотрены соответствующие устройства и камеры.
Рыбные промышленные холодильники емкостью до 1000 т должны иметь камеры хранения мороженой рыбы, а также морозильные камеры и ледозаводы.
1. Выбор расчетных параметров (параметров наружного воздуха, расчетной разности температур)
1.1 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.
Город Мурманск находится в северной климатической зоне со среднегодовой температурой наружного воздуха /1/: .
Так как наибольшие теплопритоки наблюдаются в самое жаркое время года, то за расчетную температуру наружного воздуха выбираем летнюю температуру, которую находят по среднемесячной температуре самого жаркого месяца с учетом влияния максимальных температур, отмечаемых в это время. Соответственно /1/: .
2.2 Расчетная разность температур
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.
Стена 1 t =25 5=30"С
Стена 2 t =(25 5)·0,6=18"С
Стена 3 t =(25 5)·0,6=18"С
Стена 4 t =(25 5)·0,7=21"С
Стена 5 t =25 5=30"С
Стена 6 t =-30 5=-25"С
Стена 7 t =(25 5)·0,6=18"С
Стена 8 t =25 30=55"С
Стена 9 t =-25 30= 5"С
Стена 10 t =-5 30= 25"С
Стена 11 t =25 25= 50"С
Стена 12 t =(25 25)·0,6=30"С
Стена 13 t =(25 25)·0,6=30"С
Стена 14 t =-30 25= -5"С
2. Краткое описание строительных конструкций холодильников
Здания холодильников проектируют одно- и многоэтажными. Конструкции холодильников должны быть устойчивыми к воздействию низких температур и высокой влажности воздуха и в то же время прочными, долговечными, огнестойкими и экономичными. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют сборные железобетонные конструкции заводского изготовления, обеспечивающие индустриальные методы строительства. Наряду с этим экономичные решения без снижения качества могут достигаться путем применения местных строительных материалов и легких конструкций заводского изготовления.
Расчеты элементов конструкций на прочность, устойчивость и долговечность выполняются строителями и в объем курсового проекта не входят. Размеры балок, колонн, фундаментов и панелей принимают на основе типовых решений, разработанных ведущими проектными организациями.
Здания холодильников выполняют по бескаркасной или по каркасной конструктивным схемам.
При бескаркасной схеме колонны и балки не предусматривают. Плиты покрытия опираются непосредственно на наружные или внутренние стены, воспринимающие нагрузку от покрытия и подвесного оборудования. Такие стены называют несущими. По этой схеме выполняют только холодильники малой вместимости с массивными стенами из кирпича, камней и пр.
Холодильники малой вместимости из легких конструкций, а также средние и крупные холодильники с массивными ограждающими конструкциями выполняют по каркасной схеме с самонесущими стенами, при которой нагрузка от покрытия и подвесного оборудования передается на каркас из сборных элементов (колонн, балок и ферм). Самонесущие стены каркасных зданий опираются на фундаментные балки, а те - на фундаменты под колонны.
Встречаются следующие сочетания элементов каркаса: стальные колонны и стальные балки; железобетонные колонны и стальные балки; железобетонные колонны и железобетонные балки.
Преимуществами стального каркаса являются сравнительно малый вес, возможность быстрого монтажа и демонтажа, красивый внешний вид. Недостатки его - повышенная стоимость и сложность защиты поверхности от коррозии.
Преимуществами железобетонного каркаса являются отсутствие необходимости в защите от коррозии, огнестойкость и меньшая металлоемкость. Недостаток - большой вес элементов каркаса, что затрудняет их доставку к месту строительства, особенно в удаленные районы.
Фундаменты воспринимают всю нагрузку от строительных конструкций, груза и оборудования и передают ее на грунт. При строительстве холодильников применяют ленточные монолитные и сборные, столбчатые (отдельно стоящие) и сплошные плитные фундаменты.
Колонны в зданиях одноэтажных холодильников применяют железобетонные колонны сечением 300х300, 300х400, 400х400 мм. Длину колонн подбирают в зависимости от значений высоты от пола до стропильной балки (4,8 или 6 м) и глубины залегания фундаментов.
В многоэтажных холодильниках применяют колонны квадратного или круглого сечения. В колоннах крайнего (пристенного) ряда по высоте на расстоянии 1200 мм друг от друга предусматривают анкеры для крепления наружных стен к колоннам.
Внутренние стены между охлаждаемыми помещениями и коридорами, тамбурами, вестибюлями выполняют из тех же материалов, что и наружные, только в качестве железобетонной плиты можно брать пенобетонные блоки толщиной 250 мм. Такими же могут быть и перегородки между камерами. Теплоизоляцию перегородок устанавливают с более холодной стороны. Толщина железобетонной панели 120 мм.
Полы холодильников должны иметь достаточную прочность, выдерживать нагрузку от грузов и транспортных средств, быть гигиеничными и безопасными для передвижения людей и транспортных средств. Покрытие таких полов делают монолитным толщиной 40 - 50 мм из бетона марки 400 или из армированных мозаичных плит размером 500х500х40 мм из бетона марки 400.
На участках интенсивного движения (на платформах, в коридорах и вестибюлях) допускается применение металлических плит.
Для защиты грунта от промерзания применяют полы с обогревом электричеством, воздухом или жидкостями. Другим эффективным способом предохранения грунта от промерзания служит устройство полов с проветриваемым подпольем. Наибольшее распространение получили полы с электрообогревом при рабочем напряжении 25 и 38 В.
Покрытия для холодильников используют бесчердачные, которые должны быть прочными, долговечными и экономичными, а кровли - водонепроницаемыми и атмосферостойкими.
На холодильниках применяют двухскатные крыши с уклоном около 2%. В качестве покровных материалов используют гидроизол, стеклорубероид или рубероид которые наклеивают в несколько слоев на битумной мастике.
Уклон кровли обычно создается за счет применения комбинированной теплоизоляции путем изменения подсыпки сыпучих материалов.
Двери холодильных камер бывают прислонными и откатными. Откатные двери более удобны, так как при открывании они не препятствуют движению погрузочно-разгрузочных и транспортных средств.
3. Определение площадей камер
Для определения площадей камер, необходимо сначала определить единовременную емкость исходя из условий их оборачиваемости. Тогда
(1) где В-единовременная емкость камер холодильника, т
А-производительность т/сутки (40 т/сутки) m - оборачиваемость в днях (20 дней)
Определим строительную площадь для каждой камеры (условную вместимость принимаем в процентах от общей вместимости по таб. 1) по формуле (2)
(м2) (2) где Вк - вместимость камер хранения, соответственно охлажденных или мороженых продуктов и универсальных камер, т; qv - норма нагрузки на 1 м3 грузового объема камеры; hгр - грузовая высота штабеля, м; - коэффициент использования строительной площади камеры.
1) м2
2) м2
3) м2
4) м2 результаты сведем в таблицу 1 для удобства.
Таблица 1
Камера Процент от общей вместимости, % Fct, м2
I - экспедиция (-5°С) 10 72
II - предварительное охлаждение (-5°С) 20 144
III - замораживания (-30°С) 20 144
IV - хранение мороженной рыбы (-25°С) 50 360
5) Рассчитаем общую площадь камер. м2
6) Найдем площадь вспомогательных помещений. м2
7) Тогда требуемая строительная площадь будет равна, м2. (28 квадратов)
4. 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 ?из) 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 (3): , (3) где , - коэффициенты теплопроводности изоляционного и строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения. Принимается 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.
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле: , (4) где - принятая толщина изоляционного слоя, м.
Коэффициенты теплопроводности и толщина для каждой камеры представлены таблице 2.
Таблица 2
I камера
Сторона Тип Изоляция Наименование изоляции Толщина, , ММКОЭФФИЦИЕНТ теплопроводности ?, вт\м К
Материал стен выбираем самостоятельно, в соответствии с температурой воздуха в камере и наружним параметрам воздуха.
Определяем толщину теплоизоляционного слоя в I камере
O Стена 1
Коэффициент теплопередачи ограждения 7.
Коэффициенты теплопередачи и соответствующие термические сопротивления: для наружной поверхности 23,3, т.е. 1/23,3 = 0,043 для внутренней (с умеренной циркуляцией) 9 (0,111).
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле: (3)
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (1 слой по 50 мм и 1 по 25 мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле: O Стена 3-2
. ?н = 8 ?в = 9.
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле: .
Принимаем толщину изоляционного слоя 100 мм (2 слой по 50 мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи: O Пол
. ?н = 6 ?в = 9.
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле: .
Принимаем толщину изоляционного слоя 100 мм (2 слоя по 50 мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи: По аналогии определяем толщину теплоизоляционного слоя в II камере.
O Стена 5
. ?н = 23,3 ?в = 10,5.
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле: .
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (1 слой 50 мм и 1 слой 25 мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи: O Стена 4-7
. ?н = 8 ?в = 10,5.
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле: .
Принимаем толщину изоляционного слоя 100 мм (2 слоя по 50 мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле: O Стена 6
. ?н = 10,5 ?в = 10,5.
)
Принимаем толщину изоляционного слоя 175 мм (1 слой по 100 мм, 1 слой 50 мм и 1 слой 25 мм).
O Пол
. ?н = 10,5 ?в = 9.
)
Принимаем толщину изоляционного слоя 300 мм (3 слой по 100 мм).
Определяем толщину теплоизоляционного слоя в III камере.
O Стена 8
. ?н = 10,5 ?в = 23,3.
Принимаем толщину изоляционного слоя 175 мм (1 слой 100 мм, 1 слой 50 мм и 1 слой 25 мм).
O Стена 9
. ?н = 9 ?в = 10,5
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 50 мм (2 слой по 25 мм).
O Стена 10
. ?н = 10,5 ?в = 10,5
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 175 мм (3 слоя соответственно по 100/50/25 мм).
O Пол
. ?н = 10,5 ?в = 9
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 150 мм (2 слоя соответственно по 100/50).
Определяем толщину теплоизоляционного слоя в IV камере.
O Стена 11
. ?н = 23,3 ?в = 9
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 125 мм (2 слоя соответственно по 100/25 мм).
O Стена 12-13
. ?н = 8 ?в = 9.
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 150 мм (2 слоя соответственно по 100/50 мм).
O Пол.
Для расчета он разбивается на три части а) б) и в), т.к. снизу расположены а) камера с температурой -5"С б) коридор и в) камера заморозки с температурой -30"С. (он в расчете учитываться не будет, из за отрицательной разности температур) а) . ?н = 10,5 ?в = 9
)
Принимаем толщину изоляционного слоя 200 мм (2 слой по 100 мм). б) . ?н = 8 ?в = 9
)
Принимаем толщину изоляционного слоя 250 мм (3 слоя по 100/100/50 мм).
Принимаем случай б) с =0,237 с слоями теплоизоляции соответственно 100/100/50 мм. Так, как этот коэффициент теплопередачи наиболее эффективный.
В результате расчета толщина пола в камерах получилась различная, для этого используем насыпку из керамзита для его выравнивания.
O Определяем толщину теплоизоляционного слоя покрытия.
Он в свою очередь разделяется на 2 группы камер. Для мороженных грузов и для охлажденных грузов.
Высота изоляционного слоя над камерами мороженных грузов составляет 0,501 0,1=0,601 м, над камерами охлажденных грузов 0,4 0,05=0,45 м. для получения плоской кровли придется произвести подсыпку над камерами охлажденных грузов. Коэффициент в данном случае остается равен табличному значению, поскольку толщина изоляционного слоя не изменяется.
5. Тепловой расчет камер холодильника
Сохранение высоких качеств продукции может быть обеспечена 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 помещении. 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, может привести к повышенному износу и уменьшению ресурса работы оборудования
В первую очередь, учитываем внешние теплопоступления. Это, прежде всего, теплота проникающая через ограждения и вместе с поступающим грузом. Данные для расчета и конечные значения теплопритоков представлены в таблице 6.
Теплопритоки через ограждения и через солнечную радиацию.
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.
. (5)
Теплопритоки через стены, перегородки, покрытия и перекрытия (в Вт) рассчитывают по формуле: , (6) где - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определенный при расчете толщины изоляционного слоя по формуле (4); -площадь поверхности ограждения, м2; - температура снаружи ограждения, 0С; - температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, 0С.
Теплоприток от солнечной радиации определяют по формуле: , (7) где - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, 0С.
Результаты расчета теплопритоков через стены, покрытия, и через солнечную радиацию представлены в таблице 3.
Таблица 3
I S, м2 ?t"C Кд, Q1с, BTQ1, Вт?Q1 Вт
Юг 65,71 30 0,405 226,2 798,4 2315,2
Восток 32,86 18 0,31 183,35
Запад 32,86 18 0,31 183,35
Север 65,71 18 0,31 366,7
Пол 67,14 0 потолок 67,14 27 0,2 362,5
14,5 194,7
II Юг 66,9 30 0,408 818,856 3605,56359
8,5 57,992
Восток 70,9 30 0,408 867,816
8,5 245,8812
Запад 32,85 21 0,311 214,54335
31,48 18 176,22504
Север 66,15 -30 0,223 -
Пол 147,5 - потолок 147,5 27 0,2 796,5
14,5 427,75
III Юг 65,86 25 0,223 367,1695 4430,8878
31,8 18 127,6452
Восток 66,7 55 0,188 689,678
8,5 106,5866
Запад 66,7 5 0,428 142,738
Север 100 55 0,188 1034
Пол 139 12 0,365 608,82
0 потолок 207,4 27 0,2 1119,96
14,5 601,46
IV Юг 66,74 30 0,244 488,5368 6669,93
65,7 480,924
Восток 65,9 - 0,428
Запад 65,9 50 0,257 846,815
10,2 172,75026
Север 135 50 0,257 1734,75
Пол 136,7 20 0,288 787,392
52,3 18 0,237 223,1118
87,2 - 0,362 потолок 276,6 27 0,2 1493,64
15 829,8
Теплопритоки с солнечной радиацией
Данный теплоприток проникает через три стороны данного холодильника, а именно южную, восточную и западную.
Для южной стены я выбрал избыточную разность, из соответствующей таблицы (/2/ таблица 3,1), 8,5"С. для восточной -8,5 "С западной - 10,2 "С потолок 15"С.
I камера 1 стена.
=0,405·65,71·8,5=226,2 (Вт)
II камера 5 стана с южной стороны: 0,408·66,9·8,5=57,992 (Вт) с восточной стороны: 0,408·70,9·8,5=245,812 (Вт)
III камера 8 стена с восточной стороны: 0,188·66,7·8,5=106,5866 (Вт)
IV камера 11 стена с западной стороны: 0,257·65,9·10,2=172,75 (Вт)
Потолок: 0,2·276,6·15=829,8 (Вт).
Теплоприток через стены
По формуле (6) рассчитаем теплопритоки: для примера возьмем расчет I камеры. Расчетные данные для других камер приведены в таблице 3
Количество отводимого в единицу времени тепла (в Вт) можно определить для любого вида холодильной обработки по формуле: , (8) где - суточное поступление продукта в камеру, т/сутки; - разность удельных энтальпий, соответствующих начальной и конечной температурам продукта, Дж/кг; - продолжительность холодильной обработки продукта, ч.
Принимаем время обработки продуктов ? = 24 ч
Суточная производительность всего холодильника 40 т/смены. соответственно для каждой камеры будет.
I камера 4 т/сутки (10% от 40 т)
II камера 8 т/сутки (20% от 40 т)
III камера 12 т/сутки (30% от 40 т)) данные расчета Q2 приведены в таблице 7.
Камера III 62,5 -117,4 -5 -30 239,6 24986,1 25225,7
I камера.
(Вт)
II камера.
(Вт)
III камера
(Вт)
Теплоприток от грузов в IV камеру отсутствует, так как ?i=0.
Теплоприток от тары определяем по формуле:
(9) где - суточное поступление тары, т/сутки; - удельная теплоемкость тары, Дж/(кг·К); - температура тары при поступлении груза, 0С; - температура тары при выходе груза, 0С.
Масса тары составляет 15% от массы груза.
Материал тары металлический. =460 Дж/(кг·К);
I камера.
(Вт)
II камера.
(Вт)
III камера
(Вт)
Эксплуатационные теплопритоки Q4
Расчет теплопритока (в Вт) производится по формуле: , (10)
Таблица 8. Теплопритоки от освещения
F, м2 А, Вт/м2 q1, Вт
I 67,14 4,2 301,95
II 147,5 4,2 663,75
III 207,4 4,2 933,3
IV 276,6 1,2 331,92 где - количество тепла, выделяемого освещением в единицу времени на 1 м2 площади пола, Вт/м2; - площадь камеры, м2.
Принимаем: А - 4,2 Вт/м2 для производственных камер
А - 1,2 Вт/м2 для камер хранения.
Расчет теплопритока (в Вт) производится по формуле: , (11) 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.
Таблица 9. Теплопритоки от пребывающих людей камера n q2 Вт
I 2 700
II 3 1050
III 3 1050
IV 4 1400
Теплоприток от работающих двигателях.
Теплоприток (в Вт) определяют по формуле: , (12) где - мощность электродвигателя, КВТ. принимается в зависимости от предназначений камер.
Таблица 10. Теплопритоки от работающих электродвигателей камера N, КВТ q3, Вт
I 5 5000
II 4 4000
III 12 12000
IV 3 3000
Расчет теплопритока (в Вт) производится по формуле: , (13) где - удельный приток тепла от открывания дверей, Вт/м2.
Удельный приток тепла принимаем по табл. 3.3 /1, стр. 66/
Таблица 11. Теплоприток при открывании дверей
В, Вт/м2 F, м2 q4, Вт
I 30,4 67,14 2041,056
II 8 174,5 1396
III 9,6 207,4 1991,04
IV 8 276,6 2212,8 сведем все эксплуатационные теплопритоки в одну таблицу.
Таблица 12. Теплопритока Q4 камера Q4, Вт
I 8043,006
II 7109,75
III 15974,34
IV 6944,72
В таблицу 13. сводим результаты теплового расчета, предварительно сгруппировав камеры с примерно одинаковыми температурами. С учетом того, что при суммировании теплопритоков будем брать: Q1 (100% на камерное оборудование и 85% на компрессор от суммы)
Q2 (130% на камерное оборудование и 100% на компрессор от суммы)
Q4 (100% на камерное оборудование и 50% на компрессор)
Таблица 13
Помещение Q1 Q2 Q4 сумма Q, Вт камерное оборудование Компрессор камерное оборудование Компрессор камерное оборудование Компрессор камерное оборудование Компрессор
I и II 5920,8 5032,68 36640,8 28185,2 15152,8 7576 57714,4 40794,28
III и IV 11100,8 9435,68 32793,4 25225,7 22919 11460 66813,2 46120,88
6. 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, данным системам присущ и ряд недостатков. Прежде всего: · основные хладагенты (фреоны и аммиак) недопустимо использовать для охлаждения помещений, в которых предусматривается длительное нахождение и работа людей;
· 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;
· проблемы с возвратом масла в случае разветвленной системы охлаждения территориально распределенного хладопредприятия;
· опасность выброса жидкого хладагента из испарителя во всасывающую полость компрессора в условиях эксплуатации, допускающих резкие возрастания тепловой нагрузки;
· значительные потери дорогостоящих углеводородных хладагентов в случае разгерметизации системы охлаждения и большие финансовые затраты на восполнение хладагента, особенно в случае разветвленных систем охлаждения;
Приведенные проблемы 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: O исключается возможность проникновения холодильного агента, масла непосредственно в охлаждаемую среду (в охлаждаемый продукт);
O простота регулирования температуры охлаждаемой среды (продукта) отдельных потребителей, что достигается путем изменения количества хладоносителя, направляемого в теплообменный аппарат охлаждаемой среды (продукта);
В курсовой работе выбрана промежуточная система охлаждения (косвенное охлаждение).
7. Построение цикла холодильной машины и определение параметров хладагента
Так как была выбрана схема с промежуточным хладоносителем (рассольная схема), то температуру кипения хладагента принимаем на 5 60С ниже температуры рассола, которую в свою очередь принимают на 8 100С ниже температуры воздуха в камере. Тогда температуру кипения рассчитываем по формуле:
(14)
Для цикла одноступенчатого сжатия: 0С
Для цикла двухступенчатого сжатия: 0С.
Температуру конденсации определяем по графику, который приведен /1/ стр. рис 5,1.
Температура конденсации: 0С.
Для исключения влажного хода компрессора, пар перед компрессором перегревается.
0С. (15)
Для цикла одноступенчатого сжатия: 0С.
Для цикла двухступенчатого сжатия: 0С.
Промежуточное давление для цикла с двухступенчатым сжатием:
Рпр=
Промежуточная температура: Тпр= -10
Цикл с одноступенчатым сжатием строим для камер I и II.
Цикл с двухступенчатым сжатием строим для камер III и IV.
Построение цикла одноступенчатой холодильной машины
O На T - s диаграмму аммиака наносим изотермы, определяющие режим работы установки: , , и .
O По температурам и находим соответствующие изобары и в области перегретого пара и переохлажденной жидкости.
O В результате построения получили точки, параметры которых представлены в таблице 11.
Данные для расчета и конечные значения величин цикла с одноступенчатым сжатием представлены в таблице 14.
Таблица 14 номер точки t,0C p, Мпа h, КДЖ/кг v, м3/кг
1" -20 0,19 1435,86 0,6
1 -13 0,19 1452,9 0,6
2 132 1,35 1753 0,14
2" 35 1,35 1487 0,09
3" 35 1,35 363,12 -
4 -20 0,19 363,17 -
Холодильный цикл с одноступенчатым сжатием строим на T-S диаграмме, полученной с помощью программы COOLPACK 3.0.
Построение цикла двухступенчатой холодильной машины
Для построения цикла рассчитаем температуру переохлаждения амиака на выходе из змеевика промежуточного сосуда. t7 = тпр 3"С= -10 3= -7"C.
Данные для расчета и конечные значения величин цикла с двухступенчатым сжатием представлены в таблице 12.
Таблица 15 номер точки t, 0C p, МПА h, КДЖ/кг v, м3/кг
1" -43 0,06 1402,5 1,81
1 -33 0,06 1424,4 1,91
2 71 0,285 1640,8 0,58
3 -10 0,285 1448,3 0,42
4 101 1,35 1675 0,12
4" 35 1,35 1487 0,096
5" 31 1,2 344 -
5 35 1,35 363,8
6 -10 0,285 344 0,147
7 -7 0,32 168 -
8 -43 0,06 168 0,115
9 -10 0,285 153 0,001
8. Расчет компрессора
Одноступенчатый компрессор можно применять в довольно широком диапазоне рабочих условий. Ограничивает возможность применения одноступенчатого компрессора температура нагнетания, которая не должна превышать 160°С.
Расчет компрессора для одноступенчатого сжатия: 1. Определяем холодопроизводительность 1 кг хладагента: q 0= i1"-i4 = 1435.86-363.17 = 1072.69
2. Раход пара: M = Q0/q0= 50.766/1072.69 = 0.04 (кг/с) где Q0 холодопроизводительность компрессоров, определяется по формуле
(16
(КВТ) где - коэффициент учитывающий потери в трубопроводах и аппаратов холодильной установки (при рассольном охлаждении =1,12); - суммарная нагрузка на компрессор; b - коэффициент рабочего времени (22 часа в
Список литературы
холодильник теплотехнический температура рыбный
1) Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. Свердлов Г.З. 261 с.
2) Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. Явнель Б.К. 220 с.
3) Холодильные машины. Кошкин Н.Н.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
