Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проект парокомпрессионной холодильной установки

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П. О. СУХОГО

Факультет энергетический

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика и экология»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу: «Промышленные тепломассообменные процессы и установки»

на тему: «Проект парокомпрессионной холодильной установки»

Исполнитель: студент гр. ЭН-42

Запотылок Н. И.

Руководитель: преподаватель Никулина Т. Н.

Дата проверки: _____________________

Дата допуска к защите: _____________________

Дата защиты: _____________________

Оценка работы: _____________________

Гомель 2013

Введение

Задача курсового проекта – приобретение навыков проектирования одной из теплотехнологических промышленных установок,

В данном курсовом проекте производится расчёт холодильной установки. Результатом расчёта являются выбор установки и основного оборудования, выбор вспомогательного оборудования, выбор конструкционных материалов, решение вопросов охраны окружающей среды.

Холодильные установки – это комплекс машин и аппаратов, предназначенных для получения и поддержания в охлаждаемых объектах температур ниже чем температура окружающей среды. Холодильная установка состоит из холодильной машины, системы отвода теплоты конденсации и системы отвода теплоты от потребителей холода.

В холодильных установках, применяемых в различных отраслях промышленности, наибольшее распространение получили парокомпрессионные холодильные машины, Абсорбционные холодильные машины целесообразно применять в том случае, когда имеются вторичные энергоресурсы в виде дымовых газов, продуктов сгорания, продуктов технологического производства, отработанного пара низких параметров.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………..

1. Расчёт цикла парокомпрессионной установки….……………………...

2. Расчёт и подбор основного оборудования холодильной машины…….

3. Расчёт и подбор вспомогательного оборудования …………………....

4. Расчёт системы оборотного водоснабжения.……..……………………

5. Подбор насосов для системы оборотного водоснабжения и контура

хладоносителя…………………………………………………………

6. Расчёт тепловой изоляции……….……………………………………....

Заключение…………………………………………………………………

Список литературы………………………………………….……………...

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

РАСЧЁТ ЦИКЛА ПАРОКОМПРЕССИОННОЙ УСТАНОВКИ

Расчётная температура наружного воздуха для города Витебска определяется по среднемесячной температуре самого жаркого месяца [2, стр. 29] с учётом влияния максимальных температур [2, стр. 29] в данной местности:

(1)

Расчётная относительная влажность наружного воздуха определяется по H-d

диаграмме по расчётной температуре и влагосодержанию воздуха , определённому по среднемесячным значениям параметров воздуха для самого жаркого месяца - и [2, стр. 91].

Температура воды, поступающей на конденсатор , определяется в зависимости от температуры наружного воздуха: для систем оборотного водоснабжения

(2)

где - температура наружного воздуха по мокрому термометру (определяется по H-d диаграмме по расчётной температуре и расчётной относительной влажности наружного воздуха )

Температура воды на выходе из конденсатора:

(3)

где - подогрев воды в конденсаторе (^oC), для горизонтального кожухотрубча- того 4÷5 [1, стр. 79]. Принимаем .

Температура конденсации паров хладагента:

(4)

Температура кипения хладагента:

(5)

где - минимальная разность температур в аммиачных испарителях. Принимаем [1, стр. 79]

- температура выхода хладоносителя из испарителя (исходные данные).

Температура переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем должна быть на 3 ÷ 5^oC выше температуры воды, поступающей на конденсатор:

(6)

Для исключения попадания жидкого хладагента в цилиндры компрессора должен

быть обеспечен перегрев паров на всасывании в компрессор на 5÷15^oC. Этот перегрев обеспечивается в испарителе и во всасывающих трубопроводах за счёт внешних теплопритоков:

(7)

Строим цикл одноступенчатой парокомпрессионной машины в h-lgp и s-T диаграммах. [См. Приложение 2.]

lgp T

t₂ 2

t₂

3 3′ p_к, t_к 2′′ 2 3′ p_к, t_к 2′

t_п = t₃ t_п

3 t₁

t_вс= t₁ p_к, t_к t_вс1

p_o, t_o 1 4

4 1′ 1′

h S

Параметры точек сводим в таблицу 1.

Таблица 1.

№ точки						X
1^/	-25	1,63	0,85	1420	5,9	1
1	-15	1,63	0,89	1445	6,12	-
2	150	14,5	0,174	1800	6,12	-
2^/	35,5	14,5	0,105	1490	5,2	1
3^/	35,5	14,5	0,95∙10^-3	355	1,54	0
3	31,5	14,5	0,95∙10^-3	340	1,49	-
4	-25	1,63	0,145	340	1,45	0,185

Расчёт и подбор основного оборудование холодильной машины.

Для расчёта и подбора основного оборудования холодильной машины по холодопроизводительности установки и параметрических точек цикла определяем тип и количество компрессоров и тепловую мощность аппаратов (испаритель и конденсатор).

На основании теплового расчёта аппаратов выбираем тип и количество испарителей и конденсаторов.

Компрессор.

Удельная массовая холодопроизводительность:

(8)

Удельная работа сжатия в компрессоре:

(9)

Массовый расход хладагента для обеспечения заданной холодопроизводительности:

(10)

где Q_o=500 кВт - холодопроизводительность установки.

Действительный объёмный расход паров, поступающих в компрессор в единицу времени:

(11)

где - удельный объём всасываемого пара (точка 1)

Объём, описываемый поршнями в единицу времени:

(12)

где - коэффициент подачи компрессора определяемый по графику , [1,стр. 115, прилож.12]

По объёму, описываемого поршнями, подбираем компрессор типа АУУ400

[1, стр. 119, прилож.17]

с объёмом описываемым поршнями:

при частоте вращения 16 1/с и потребляемой мощностью 132 кВт.

Количество компрессоров:

(13)

где - теоретическая объёмная подача одного компрессора,

являющаяся паспортной характеристикой.

Для предприятия с непрерывным режимом предусматриваем установку одного резервного компрессора такого же типа.

Действительная объёмная подача компрессоров:

(14)

Действительный массовый расход хладагента, циркулирующего в установке при 6 установленных компрессорах:

(15)

Теоретическая (адиабатная) мощность сжатия паров хладагента в компрессорах:

(16)

Индикаторная мощность, потребляемая компрессорами:

(17)

где - индикаторный КПД, определяется по графику

[1, стр.115, прилож.13]

Эффективная мощность (на валу компрессора):

(18)

- механический КПД, учитывающий потери на трение.

Для бескрейцкопфных компрессоров Принимаем

Электрическая мощность, потребляемая из сети:

(19)

где - КПД передачи.

- КПД электродвигателя.

Испаритель.

Действительная тепловая мощность испарителя

(Действительная холодопроизводительность компрессоров )

(20)

Средняя разность температур в испарителе:

(21)

где - температура хладоносителя на входе в испаритель.

Для аммиачных горизонтальных кожухотрубчатых испарителей величина изменения температуры хладоносителя . Принимаем .

[1, стр. 86]

По температуре замерзания рассола CaCl₂ определяем по справочным данным концентрацию раствора , а по концентрации и средней температуре хладоносителя физические свойства водного раствора CaCl₂:

[5, табл. 4.1]

Плотность:

Теплоёмкость:

Коэффициент объёмного расширения:

Теплопроводность:

Вязкость кинематическая:

Значение коэффициента теплопередачи выбираем ориентировочно:

. Принимаем . [1, стр. 86]

Плотность теплового потока:

(22)

При движении хладоносителя со скоростью до 1,5 м/с плотность теплового потока должна составлять 2330÷2900 Вт/м². [1, стр. 86]

Площадь поверхности теплообмена испарителя:

(23)

По площади подбираем испаритель 160ИТГ-2шт. [1, стр.118, прилож.18] с площадью поверхности теплообмена каждый.

Суммарная действительная площадь:

(24)

Проверяем действительную тепловую мощность испарителя:

(25)

где

Массовый расход циркулирующего хладоносителя (рассола):

(26)

где - теплоёмкость хладоносителя.

Конденсатор.

Действительная тепловая мощность конденсатора:

(27)

Средний температурный напор определяется:

(28)

В горизонтальных кожухотрубчатых конденсаторах составляет 5÷8^oC.

[1, стр.84]

Плотность теплового потока:

(29)

Для горизонтальных кожухотрубчатых конденсаторов:

при скорости движения охлаждающей воды до 1,5 м/с.

[1, стр. 86]

Поверхность теплообмена конденсатора:

(30)

Подбираем конденсатор КТГ-110 – 2шт. [1, стр. 117, прилож.15] с поверхностью теплообмена каждый.

(31)

Проверяем действительную тепловую мощность:

(32)

где

3. РАСЧЁТ И ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

Отделители жидкости.

Количество отделителей жидкости в схеме холодильной установки равно количеству испарителей. Подбор отделителя жидкости осуществляется по диаметру парового патрубка испарителя и затем проверяется по скорости паров в отделителе жидкости, которая не должна, превышать 0,5 м/с [1, стр. 87].

(33)

где - действительная массовая подача компрессора, всасывающего пар из одного отделителя жидкости.

- действительный массовый расход хладагента, циркулирующего в установке.

- удельный объём всасываемого пара (точка 1)

- внутренний диаметр корпуса отделителя жидкости.

Для испарителя 160ИТГ диаметр патрубка .

Устанавливаем отделители жидкости типа 150ОЖ с -2 шт.

Маслоотделители.

Выбираем по диаметру нагнетательного патрубка компрессора АУУ400 (диаметр нагнетательного патрубка ) маслоотделитель типа 125ОММ циклонный [1, стр. 121, прилож.21]

Диаметр корпуса .

- диаметр выбранного сосуда.

Проверяем скорость паров в сосуде, которая не должна превышать 1м/с [1, стр. 88]

(34)

где - массовый расход хладагента через маслоотделитель (компрессор).

- удельный объём всасываемого пара (точка 2)

Маслосборник.

Подбор осуществляется по производительности холодильной установки. Для средних установок подбираем маслосборник типа 300СМ.

Линейные ресиверы.

Суммарная ёмкость линейного ресивера для систем с промежуточным хладоносителем должна быть не меньше ёмкости испарителей по аммиаку при заполнении ресиверов жидким хладагентом не более чем на 80% их ёмкости с учётом 50% рабочего заполнения ресивера [1, стр. 88].

(35)

где - объём межтрубного пространства испарителя. [7, табл. 13.2, стр. 105]

- суммарная ёмкость испарителей типа 160ИТГ по межтрубному пространству.

По [5, табл. 5.21] выбираем линейные ресиверы типа 5РВ-2шт. Д×S = 1200×12 мм.

Дренажные ресиверы.

Ёмкость дренажного ресивера определяется исходя из возможности приёма жидкого хладагента из наиболее крупного аппарата (испарителя) с учётом предельного заполнения не более 40% для вертикальных ресиверов и 60% для горизонтальных [1, стр. 89].

(36)

где - для горизонтальных ресиверов.

- объём испарителя 160ИТГ по межтрубному пространству.

По [5, табл. 5.22] подбираем дренажный ресивер типа 2,5РД: Д×S = 800×8 мм.

4. РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ.

Расчёт системы оборотного водоснабжения предполагает подбор вентиляторных градирен, подбор циркуляционных насосов и определение расхода энергии на работу системы.

Исходными данными при расчёте являются:

- тепловая мощность градирни

- температура наружного воздуха и его влажность

(37)

где

Уравнение теплового баланса для градирни:

(38)

где - массовый расход охлаждаемой воды, кг/с

- теплоёмкость воды

- объёмный расход воздуха через градирню, м³/с

- плотность воздуха, кг/м³

- энтальпия воздуха на входе и выходе из градирни, кДж/кг

- температура выхода воды из градирни (равна температуре входа воды в компрессор ).

- температура входа воды в градирню (равна температуре выхода воды из компрессора ).

Тепловая мощность градирни определяется:

(39)

где - действительная тепловая мощность конденсаторов. [п. 2.14]

- тепловая мощность, отводимая водой при охлаждении компрессоров.

(40)

где - массовый расход воды через компрессор типа АУУ400.

Количество компрессоров – 3.

- температура выхода воды из компрессора.

- температура входа воды в компрессор.

Из уравнения теплового баланса определяем массовый расход охлаждаемой воды через градирню:

(41)

Массовый расход охлаждаемой воды через конденсатор:

(42)

Градирня выбирается по требуемой площади поперечного сечения:

(43)

где - плотность теплового потока (удельная тепловая нагрузка) градирни, определяется по [5, табл. 5.32]

Принимаем

По площади поперечного сечения градирни выбираем [5, табл. 5.33] градирню типа ГПВ-320 – с площадью поперечного сечения в количестве

(44)

Техническая характеристика градирни: [7, табл. 15.1, стр. 149]

Тепловая производительность при : 372,2 кВт

Площадь поперечного сечения градирни: 6,5 м²

Расход охлаждаемой воды: 17,76 кг/с

Проект парокомпрессионной холодильной установки