Проектирование холодильника производительностью 8000 тонн, расположенного в г. Гомеле

Министерство   Образования    Республики      Беларусь

Белорусский  Национальный  Технический   Университет

Кафедра “ Энергосбережение и возобновляемые источники энергии” 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

По дисциплине “ Промышленные холодильники”

“ Проектирование холодильника производительностью 8000 тонн, расположенного в г. Гомеле” 
 
 
 

                                                                                              Выполнил: студент гр. 108717

Шестернев З.Л.

   Проверил: доцент  Сомова С. В. 
 
 

Минск  2010 
 

Содержание

Введение………………………………………………………………………

1.Расчёт вместимости и планировка промышленного холодильника на основании технологических требований и требований по его грузообороту…………………………………………………………..

2.Теплотехнический  расчёт ограждений  и перегородок

холодильника.(выбор  толщины гидро- и  теплоизоляции, проверка на конденсацию влаги)…………………………………………………….

2.1.Теплотехнический  расчёт ограждений  и перегородок  холодильника………..

2.2. Проверка ограждающих  конструкций на  выпадение конденсата………….

2.3. Проверка ограждения  на возможность  конденсации водяного  пара………….

3.Расчёт  теплопритоков в  охлаждаемые помещения и определение тепловой нагрузки для подбора камерного оборудования и компрессоров

3.1.Определение  расчётной тепловой  нагрузки для подбора  камерного оборудования..

3.2.Теплопритоки  через ограждающие  конструкции………………………………..

3.3.Теплоприток  от грузов при  холодильной обработке………………………..

4.Определение  нагрузки для подбора  компрессора…………………………………..

5.Выбор  хладагента и его  параметров.  Определение  нагрузок на компрессор  и конденсатор.  Выбор схемы холодильной  машины …….

5.1. Выбор схемы холодильной  машины ………………………………………………

5.2. Расчёт холодильной  машины для камеры  хранения охлажденной  продукции….

5.2. Расчёт холодильной  машины для камеры  хранения мороженной  продукции и универсальных  камер…………………………………………………….

5.3. Расчёт холодильной  машины для камеры  заморозки………………………

6.Указание  по эксплуатации  холодильника…………………………

6.1.Рекомендации  по обработке и  хранению рыбной  продукции………………..

6.2.Рекомендации  по техническому  обслуживанию оборудования………………

Заключение……………………………………………………………..

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

Введение

Много столетий назад уже были известны способы аккумуляции и использования естественного холода: накапливание льда и снега в ледниках для хранения продуктов, хранение продуктов в глубоких ямах (использование низкой средней температуры грунта), охлаждение воды при ее испарении. Только в 18-м веке началось применение смесей льда и соли для получения более низких температур, чем температура плавления водного льда. Промышленные холодильные машины появились лишь в середине 19-го века.

Первоначально искусственное охлаждение в широких  масштабах стали применять при заготовке и транспортировке пищевых продуктов. Первая установка для замораживания мяса была построена в г.Сиднее в 1861 г. В этом же году (и тоже в Австралии) на нефтеперерабатывающем заводе была установлена холодильная машина для выделения парафина из сырой нефти, что явилось началом внедрения искусственного холода в химической промышленности. К концу 70-х и началу 80-х гг. прошлого столетия относятся первые попытки перевозок мяса из Южной Америки и Австралии во Францию и Англию на судах-холодильниках с воздушными и абсорбционными холодильными машинами. Перевозка продуктов в железнодорожных вагонах с ледяным охлаждением началась в 1858 г. в США. Первый крупный холодильник был сооружен в Бостоне (США) в 1881 г. В том же году был построен холодильник в Лондоне, а в 1882 г. — в Берлине.

В России холодильное хозяйство начало формироваться  позднее и развивалось медленно. Первые холодильные машины появились  в 1888 г. на рыбных промыслах в г. Астрахани. В 1889 г. были сооружены две холодильные  установки на пивоваренных заводах. С 1892 г. стали появляться мелкие льдозаводы на Кавказе, в Средней Азии, Крыму. Первый холодильник вместимостью 250 т был построен в 1895 г. в г. Белгороде. Первые железнодорожные перевозки в вагонах, охлаждаемых льдом, начались в России в то же время, что и за рубежом, а именно в 1860 г. Серьезным толчком для развития холодильного транспорта и сети холодильников в России явилось окончание строительства в середине 90-х годов прошлого века Сибирской железной дороги, связавшей богатую сельскохозяйственными продуктами Сибирь с портами Балтийского моря. В связи с этим началось строительство холодильников в районах заготовок продуктов, на железнодорожных узлах и в портах. До 1914 г. было построено всего 29 холодильников общей вместимостью 45 600 т. В это время вместимость холодильников в США приближалась к 2 млн. т. Во всех же отраслях промышленности России имелось 296 холодильных установок.

Недостаточное развитие холодильного хозяйства явилось  одной из причин плохого снабжения русской армии во время первой мировой войны. Всего в 1917 г. насчитывалось 58 холодильников общей вместимостью 57 300 т. Недостаточно был также развит холодильный транспорт: в 1917 г. в России было только 650 двухосных железнодорожных вагонов с льдосоляным охлаждением, одно холодильное (рефрижераторное) судно грузоподъемностью всего 185 т и восемь судов, имевших холодильные установки служебного назначения.

В годы гражданской войны холодильному хозяйству был нанесен существенный ущерб. В период с 1918 по 1925 гг. восстанавливались и реконструировались старые предприятия. С 1925 г. началось строительство крупных холодильников, в первую очередь в портовых городах. В частности, в Ленинграде был сооружен и в 1928 г. вошел в строй портовый холодильник вместимостью 9000 т. В эти же годы положено начало строительству холодильников в мясной, молочной и других отраслях пищевой промышленности, а также в системе путей сообщения.

Были  построены крупные мясокомбинаты, молочные комбинаты и рыбокомбинаты. Значительно расширилась сеть холодильников. Все новые предприятия строились на сравнительно высоком техническом уровне. В предвоенные годы были построены холодильники с пониженным температурным режимом (в помещениях для хранения мороженых грузов предусматривалась температура -18 °С, вместо -8...-12 °С, в помещениях для замораживания -23 °С вместо -18 °С в старых холодильниках). В 1941 г. вместимость холодильников в СССР составила 370 тыс. т, т. е. в 6,5 раза больше, чем в 1917 г. Во время войны холодильное хозяйство СССР значительно пострадало, но в результате больших восстановительных работ уже к концу 1948 г. вместимость холодильников стала равной 105 % от довоенной. Восстановление холодильников сопровождалось их расширением, оснащением новым холодильным оборудованием и понижением температурного режима.

К началу 1980 г. вместимость холодильников  в СССР составила свыше 6 млн. т, и по этому показателю СССР занимал третье место в мире после США и Японии.

В этот период повышается технический уровень  холодильных предприятий, расширяется  область применения средств автоматического контроля и управления, температуры хранения продуктов понижаются до -25...-30 °С, внедряются насосные схемы, расширяется область применения систем воздушного охлаждения, появляются новые эффективные теплоизоляционные материалы, используются эффективные системы охлаждения и замораживания продуктов, создаются аппараты для осуществления этих процессов.

Серьезных успехов достигло отечественное  холодильное машиностроение. Разработана широкая номенклатура и выпускаются новые типы современных универсальных многооборотных многоцилиндровых поршневых компрессоров, работающих как на аммиаке, так и на хладонах. Освоен выпуск винтовых маслозаполненных компрессоров, производятся центробежные компрессоры и турбокомпрессорные агрегаты, работающие на аммиаке, хладонах, пропане и этилене. Освоен выпуск теплоиспользующих холодильных машин — пароэжекторных, работающих на воде, а также крупных абсорбционных, работающих на водоаммиачном и бромистолитиевом растворах.

Получил развитие холодильный транспорт: железнодорожный, водный и автомобильный. Расширилась  номенклатура холодильных транспортных средств, выпускаемых отечественными предприятиями. Практически полностью оснащена холодильным

оборудованием торговля. Значительно увеличилось (до 6 млн. штук в год) производство домашних (бытовых) холодильников.

Разрушение  озонового слоя Земли широко распространенными хладагентами хлорфторуглеродами (Rll, R12, R13, R115, R502 и др.) создает проблему их замены переходными (временными) однокомпонентными хладагентами (R22, R123, R124, R141b, R142b) и их смесями с низким потенциалом разрушения озонового слоя, применение которых в соответствии с международным соглашением (Монреальский протокол 1987 г.) возможно до 2030г., а также озонобезопасными однокомпонентными хладагентами (R23, R32, R125, R134a, R143a) и их смесями или природными веществами (R717, R744, R290, R600, R600a).

Такая замена предполагает изучение свойств  веществ, создание холодильного оборудования, холодильных установок и разработку нормативно-технической документации, регламентирующей эксплуатацию.

Следовательно, решение этой проблемы должно осуществляться одновременно с решением таких традиционных проблем, как снижение энергозатрат на производство искусственного холода, повышение уровня надежности и безопасности, создание систем автоматизации на базе микропроцессорной техники. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.Расчёт вместимости и планировка промышленного холодильника на основании технологических требований и требований по его грузообороту. 

   Холодильник для хранения рыбопродуктов практически  ни чем не отличается от обычного промышленного  распределительного холодильника. Здесь  отсутствуют  помещения и цеха производства и технологической  обработки продукции. Основной объем  здания занимают помещения хранения охлажденной и замороженной продукции. Поэтому весь расчёт курсового ведём  непосредственно по методике расчета  промышленного холодильника распределительного типа. Согласно пособию [1].

1. Выбираем состав холодильника. По таблице 3 пособие [1] определяем процентное

соотношение камер термической обработки  продуктов для холодильника большой  ёмкости. Камеры хранения мороженых  и охлаждённых грузов – 75%(4-7 камер); c универсальным температурным режимом – 25%(2-3 камеры); камеры замораживания – 0,6%(1-2) от общей вместимости холодильника.

2. Размер колонн принимаем 6 ×12 м. Исходя из того что здание одноэтажное.
3. Предусматриваем наличие сквозного коридора шириной 6 м.Принимаем высоту

камер равной 6 м.

4. Определяем площадь основных камер по формуле:

F_k =   , где

  – вместимость  камер хранения  в т.; - норма нагрузки на 1 м³ грузового объёма камеры из табл. 8 [1];  - грузовая высота штабеля, м; – коэффициент использования строительной площади камеры.

Рассчитываем  число строительных прямоугольников  по следующей формуле:

, где

- площадь  одного прямоугольника 6 ×12 м.равная 72 м²; 

а) Рассчитываем площадь камеры хранения замороженных и охлаждённых продуктов: 

F_хр.пр.==3896 м²;

n = = 54,11 (принимаем 54 прямоугольников).

б) Площадь  камеры с универсальным режимом  хранения продуктов:

F_ун= = 1429 м²;

n = = 19,84 (принимаем 20 прямоугольников). 

в) Рассчитываем  площадь камер замораживания  по следующей формуле: 

F _{к зам. =} 160 м²; (принимаем 3 прямоугольника), где

  - норма нагрузки на 1 м² грузовой площади камеры.  

Рассчитываем  общую площадь камер хранения:

  F_к.хр.= F_м.пр. + F_ун.;

F_к.хр.=3896 +1429 = 5235 м²;

Определяем  площадь вспомогательных помещений:

F_всп= 0,25F_к.хр.= 0,55235 = 1309 м²; 

n = = 18

Находим общую площадь холодильника:

F_охл= F_к.хр + F_к.з + F_всп= 5235 + 160+ 1832,25 = 7228 м²;

n = = 101

5. Требуемая площадь машинного отделения:

F_м.о.= 0,1· F_охл= 0,1·7228 = 723 м²; 

n = = 10

6. Требуемая площадь служебных помещений:

F_сл.= 0,2· F_охл= 0,2·7228 = 1446 м²; 

n = = 20

7. Составляем планировку холодильника на чертеже, принимая во внимание типовые, стандартные, универсальные решения.

2.Теплотехнический расчёт ограждений и перегородок

холодильника.(выбор  толщины гидро- и  теплоизоляции, проверка на конденсацию влаги) 
 

2.1 Теплотехнический расчёт ограждений и перегородок холодильника 

Определение толщины теплоизоляции  наружных стен. 

Общий коэффициент теплопередачи многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями рассчитывают по формуле 

- общее  сопротивление телопередаче многослойной  ограждающей конструкции, м²К/Вт; - сопротивление   теплоотдаче   соответственно   с   наружной   или   более теплой стороны ограждения, м²К/Вт;

-  ;

Ri — сопротивленце  теплопроводности  i-го  строительного слоя   конструкции   (кроме слоя теплоизоляции), м²К/Вт;

;

R_B — сопротивление теплоотдаче с внутренней стороны ограждения, м²К/Вт;

;

- сопротивление  теплопроводности термоизоляционного  слоя, м²К/Вт;

;

, - коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней стороны ограждения Bt/(m²K); - толщина строительных слоев конструкций, м; – коэффициент теплопроводности строительных слоев конструкции, Вт/(м² К); - толщина теплоизоляционного слоя, м; - коэффициент   теплопроводности    изоляционного   слоя, Bt/(m²K). 
 

Определение толщины теплоизоляционного слоя 

    Толщину слоя теплоизоляции определяем по формуле 

    Все наружные стены здания выполнены  из кирпича с утеплителем из пенопласта полистирольного ПСБ-С. Исключение составляет стена между камерами и корпусом машинного отделения  и служебных помещений, которая  по противопожарным требованиям  выполняется массивной, например, кирпичной, толщиной 380 мм.

    Для расчета толщины теплоизоляционного слоя ограждений необходимо знать температуру воздуха внутри камер, а для наружных стен — еще и среднегодовую температуру наружного воздуха. Расчетные температуры воздуха в камерах принимаем по табл. 5.2 в зависимости от назначения камеры (указаны на планировке холодильника). Среднегодовую температуру наружного воздуха принимаем для г. Гомеля равной 6,5°С (СНиП 23-01-99 «СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ»). Следовательно, город расположен в средней климатической зоне. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.2.Наружные стены

    Принимаем, что все наружные стены здания выполнены из вертикальных керамзитобетонных  панелей конструкции Гипрохолода  с утеплителем из Экструдированого пенополистирола Пеноплэкс 45. Исключение составляет стена между камерами смежными с корпусом машинного отделения и служебных помещений, которая по противопожарным требованиям выполняется массивной - кирпичной, толщиной 380 мм. 

                                                                                                                                                             = 0,588 

Наружные  стены камер хранения замороженных продуктов (-20)

     Требуемый коэффициент теплопередачи  стены согласно таблице 8.2 [1] = 0,23 Вт/(мС).      Суммарное      термическое      сопротивление      слоев

конструкции (кроме теплоизоляции):

  = 0,588 м²К/Вт.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности  принимаем  = 8 Вт/(м²К), так как камера охлаждается батареями при естественной циркуляции воздуха. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности принимаем = 23 Вт/(м²К). 

Требуемую толщину изоляционного слоя определяем по формуле 

 
  
     Принимаем толщину изоляционного слоя 150 мм (1 слой 100 мм и один 50 мм). Поскольку принятая толщина теплоизоляции отличается от требуемой, определяем действительное значение коэффициента теплопередачи: 

                                                   2.3Внутренние стены

     Принимаем, что внутренние стены  между охлаждаемыми помещениями  и грузовыми коридорами (тамбурами) (с температурой 12 ^оС) выполнены из плит пенобетона толщиной 240 мм, с теплоизоляцией из Экструдированого пенополистирола Пеноплэкс 45.

                                                                                                                                                            = 1,752

     Внутренняя стена  коридора и камеры  хранения замороженного  продукта (-30^оС) (подобна внутренней стене коридора с универсальной камерой (0/-20 ^оС) рассчитываемой по минимальной температуре -20 ^оС).

     Требуемый коэффициент теплопередачи  стены согласно таблице 8.4 [1]= 0,22 Вт/(мС).      Суммарное      термическое      сопротивление      слоев конструкции (кроме теплоизоляции): = 1,752  м²К/Вт.

     Коэффициент теплоотдачи внутренней  поверхности принимаем  = 8 Вт/(м²К), так как камера охлаждается воздухоохладителями без принудительной циркуляции воздуха. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности принимаем = 21 Вт/(м²К).

     Требуемую толщину изоляционного слоя определяем по формуле:

     Принимаем толщину изоляционного  слоя 80 мм (1 слой 80 мм). Поскольку принятая  толщина теплоизоляции отличается  от требуемой, определяем действительное  значение коэффициента теплопередачи: 
 

Внутренняя  стена коридора и  камеры замораживания  продукта (-30 ^оС).

     Требуемый коэффициент теплопередачи  стены согласно таблице 8.4 [1]= 0,21 Вт/(мС).      Суммарное      термическое      сопротивление      слоев конструкции (кроме теплоизоляции): = 1,752  м²К/Вт.

     Коэффициент теплоотдачи внутренней  поверхности принимаем  = 11 Вт/(м²К), так как камера охлаждается воздухоохладителями с принудительной циркуляции воздуха. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности принимаем = 21 Вт/(м²К).

     Требуемую толщину изоляционного слоя определяем по формуле:

     Принимаем толщину изоляционного  слоя 90 мм (1 слой 90 мм). Поскольку принятая  толщина теплоизоляции отличается  от требуемой, определяем действительное  значение коэффициента теплопередачи: 

2.4.Внутренние перегородки

     Принимаем, что все внутренние  перегородки между камерами выполнены  из пенобетонных плит  толщиной 100 мм с теплоизоляцией из листов  Экструдированого пенополистирола  Пеноплэкс 45.

                                                                                                                                                            = 0,752

       Внутренняя перегородка  между камерами  хранения замороженного  продукта (-20 ^оС), подобна перегородке между универсальными камерами ( при -20/-20 ^оС).

     Требуемый коэффициент теплопередачи  стены согласно таблице 8.4 [1]= 0,58 Вт/(мС).      Суммарное      термическое      сопротивление      слоев конструкции (кроме теплоизоляции): = 0,752  м²К/Вт.

     Коэффициенты теплоотдачи поверхностей  принимаем  = 8 Вт/(м²К) и = 8 Вт/(м²К), так как камера охлаждается воздухоохладителями без принудительной циркуляции воздуха.