Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование холодильных установок в разных регионах России

Федеральное агентство по образованию

ФИЛИАЛ

ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ДВПИ ИМЕНИ В.В. КУЙБЫШЕВА)» В Г. ПЕТРОПАВЛОВСЕ-КАМЧАТСКОМ

Специальность 080502 Экономика и управление на предприятии

(по отраслям)

Кафедра промышленной теплоэнергетики и электроснабжения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Основы технологии и проектирования топливно-энергетического комплекса»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК В РАЗНЫХ РЕГИОНАХ РФ. ВАРИАНТ 8

Студент

группы ЭУЗВ-09 ____________________ К.А. Макарова

«__»___________2010 г.

Научный руководитель ____________________ С. Н. Старов

старший преподаватель «__»___________2010 г.

Работа защищена с оценкой ____________________

«__»___________2010 г.

Петропавловск-Камчатский 2010

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. 3

1 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ, НЕОБХОДИМЫХ

ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.……………. .. 6

Расчет параметров наружного воздуха ………………………..……………. 6
Расчет температуры воды охлаждения конденсаторов …………………….. 6
Расчет температуры грунта ……………………..………………………….... 7
Расчетные параметры внутреннего воздуха и продуктов……………..…… 7

2 КОНСТРУКЦИЯ И ПЛАНИРОВКА ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ …… 8

3 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ИЗОЛЯЦИОННОГО

СЛОЯ……….…………………………………………………………………… 12

4 РАСЧЕТ ВЕЛИЧИН ТЕПЛОПРИТОКОВ В ОХЛАЖДАЕМЫЕ

ПОМЕЩЕНИЯ…………………………………………………………………. 14

4.1 Расчет теплопритоков через стены и полы…………………..…………….. 14

4.2 Расчет теплопритоков от грузов при холодильной обработке…………… 17

4.3 Расчет теплопритока при вентиляции помещения………………………… 19

4.4 Расчет эксплуатационных теплопритоков…………………………………. 19

5 ВЫБОР КОМПРЕССОРНОЙ УСТАНОВКИ………………………………… 22

5.1 Расчет нагрузки для подбора одноступенчатого компрессора…………… 22

5.2 Выбор расчетного режима………………………………………………….. 22

5.3 Расчет параметров теоретического цикла и объемной производительности

компрессора………………………………………………………………….. 23

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………... 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………. 28

ВВЕДЕНИЕ

Возможность хранения продуктов длительный срок всегда была одной из основных задач человечества. В процессе исторического развития было придумано немало способов хранения продуктов, из которых хранение на холоде и замораживание являются едва ли не самыми древними и наиболее распространенными. В наше время одной из задач народного хозяйства является обеспечение круглогодичного бесперебойного снабжения населения высококачественными продовольственными продуктами в широком ассортименте, что подразумевает необходимость разработки эффективных способов их хранения и транспортировки. Около половины производимых продуктов являются скоропортящимися, и обязательным условием их сохранности и транспортировки является искусственный холод. Холодильная обработка имеет целью предотвращение порчи продуктов и сокращение потерь при хранении и перевозке продуктов. Воздействия холода по сравнению с другими методами консервирования пищевых вызывает минимальное изменение их основных свойств, что тоже является немаловажным преимуществом перед другими способами консервации. В связи с распространенностью и высокой эффективностью данного способы хранения продуктов встает необходимость в обеспечении производственных, торговых предприятий, частных лиц и т.д. высокотехнологичными современными холодильными установками, в чем и заключается актуальность разработки данного курсового проекта.

Таким образом, целью данной работы является разработка и проектирование холодильной установки для одного из регионов РФ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

проанализировать исходные данные;
рассчитать геометрические параметры холодильной установки;
составить планировку холодильной установки;
рассчитать величину теплопритоков;
рассчитать теоретическую производительность компрессора;
подобрать компрессорные установки, подходящие для проектируемой холодильной установки.

Объектом данного проекта является холодильная установка, проектируемая для г. Иркутск.

Предметом исследования является расчет технических и физических данных, необходимых для проектирования холодильной установки на основании информационной базы варианта №8.

Данная тематика исследована достаточно подробно, что связано с ее актуальностью. Теоретическую основу данной работы составляют труды таких специалистов, как А. А. Александров, В.А. Кудинов, Е.М. Росляков, Г.П. Плетнев и др.

Методическая база работы представлена методом сравнительно-сопоставительного анализа учебной и научно-методической литературы, описательным методом, методом теоретического обобщения и синтеза полученной информации, расчетным методом, эмпирическим методом.

Хронологический период исследования – 2010 гг.

Структура курсового проекта определена целями и задачами работы. Содержание работы включает в себя ведение, пять глав, заключение, список использованных источников.

В первой главе приведен расчет температурных параметров, необходимых для проектирования холодильной установки.

Во второй главе представлена конструкция и планировка холодильника.

В третьей главе приведен теплотехнический расчет толщины изоляционного слоя, необходимого для постройки холодильника.

В четвертой главе рассчитываются величины теплопритоков в охлаждаемые помещения.

Пятая глава включает расчет теоретической производительности компрессора и производится выбор компрессора, подходящего проектируемому холодильному устройству.

1 РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ, НЕОБХОДИМЫХ

ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

1.1 Расчет параметров наружного воздуха

В первую очередь следует вычислить расчетные параметры наружного воздуха. От параметров наружного воздуха зависят количество теплопритоков в камере, температура конденсации хладагента, температура воды, охлажденной градирни или поступающей из водоемов, температура грунтов. Холодильники рассчитывают, как правило, на самый жаркий период года, по формуле (1).

(1)

где t_ср – среднегодовая температура воздуха;

t_max – температура воздуха самого жаркого месяца.

Для Иркутска, города, где проектируется холодильная установка, среднегодовая температура воздуха составляет – 1,1°С, а температура воздуха самого жаркого месяца равна 29°С. [1, Таблица 1] Подставляем данные в формулу (1).

t_нар = 0,4 (– 1,1) + 0,6·29 = 16,96°С, принимаем t_нар = 17°С.

1.2 Расчет температуры воды охлаждения конденсаторов

Далее вычисляем расчетную температуру воды охлаждения конденсаторов. При оборотном водоснабжении начальную температуру воды для охлаждения конденсаторов принимают температуру на 8 – 10 ^о С ниже летней температуры наружного воздуха. Вода, в основном, берется из городского трубопровода. По произведенным расчетам летняя температура наружного воздуха равна 17 °С. Таким образом, расчетная температура воды охлаждения конденсаторов для заданного холодильного устройства составляет 7 – 9 °С.

1.3 Расчет температуры грунта

Температура грунта изменяется с изменением температуры наружного воздуха. В расчетах температуру грунта выбирают из среднегодовой температуры данной местности. Соответственно, расчетная температура грунта для холодильной установки составляет – 1,1°С.

1.4 Расчетные параметры внутреннего воздуха и продуктов

Далее приводим расчетные параметры внутреннего воздуха и продуктов. Проектируемое холодильное устройство предназначено для хранения и замораживания свинины. Его вместимость равна 550 тоннам. Температура морозильной камеры составляет – 20 °С, температура универсальной камеры равна – 4 °С, температура камеры хранения также равна – 4 °С.

2 КОНСТРУКЦИЯ И ПЛАНИРОВКА ХОЛОДИЛЬНОЙ

УСТАНОВКИ

В первую очередь следует рассмотреть общие требования к конструкции холодильной установки. В данном курсовом проекте предложены одноэтажные каркасные конструкции холодильников. Каркас собран из типовых сборных элементов (колон, балок, ферм). Балки заводского изготовления (или железобетонных колон и металлических ферм) размещены внутри охлаждаемого объекта. В этих зданиях колонны внутренних рядов в плане располагают на пересечении продольных и поперечных координационных осей. Расстояние между координационными осями в перпендикулярном направлении (слои колон) в зависимости от длины панели принимаются 6 или 12 метров. В соответствии с принятой сеткой колонн здание холодильника в плане можно условно расчленить на отдельные ячейки (строительные прямоугольники), например, при шаге колонн 6 м – размером 6х6 м, 6х12 м и т.д.

Фундаменты воспринимают всю нагрузку от строительных конструкций, груза и оборудования и передают ее на грунт.

В зданиях одноэтажных холодильников применяют железобетонные колонны, сечением 300х300, 300х400, 400х400 мм. Колонны изготовлены из стального профиля, применяют двутавровые балки с номером 18, 22, 24 и т.д. Высота колонн зависит от вместимости холодильника (высота от пола до строительной балки). В курсовом проекте для одноэтажных холодильников высота балок выбирается из СНиПа (4,8 и 6 метров)

Толщина стен с учетом СНиПов устанавливается 140 мм, 200 мм, 250 мм. Толщина перегородок устанавливается в пределах 60¸120 мм.

Толщина покрытия полов устанавливается 40¸50 мм, из бетона марки 400.

Двери холодильных камер бывают распашные и откатные. Двери имеют теплоизоляцию толщиной 150 мм из пенопластов. Коэффициент теплопередачи 0,4 Вт/м² к. Геометрию дверей при расчетах применяют 2х3м.

Далее рассчитаем геометрические параметры заданного холодильного устройства. Холодильник представляет собой одноэтажную конструкцию, располагающуюся на монолитном линейном фундаменте. Он включает: камеру хранения, морозильную камеру, универсальную камеру и вспомогательные помещения. Вместимость холодильника составляет 550 т., следовательно, его ширина равна 6 м, а высота составляет 4,8 м. Длина определяется по формуле (2).

b = 3a (2)

где а – ширина холодильного устройства;

b – длина холодильного устройства.

b = 3·6=18 м

Соответственно длина равна 18 м. Общий объем холодильника составляет 388.8

Далее вычислим площади камер холодильника. Общая площадь холодильного устройства вычисляется по формуле (3).

= ab (3)

где – общая площадь холодильного устройства;

а – ширина холодильного устройства;

b – длина холодильного устройства.

= 6·18 = 108

Площадь камеры хранения рассчитывается по формуле (4).

= 0,5 (4)

= 0,5·108= 54

Площадь морозильной камеры можно вычислить по формуле (5).

= 0,6 (5)

= 0,6·54= 32,4

Площадь универсальной камеры определяется по формуле (6).

(6)

= 0,25·54= 13,5

Площадь вспомогательных помещений вычисляем по формуле (7).

(7)

0,5·108 – (0,6 ·54 + 0,25·54) = 54 – (32,4 + 13,5) = 8,1

Определим процентное соотношение площадей камер холодильного устройства. С помощью составленной пропорции рассчитаем, сколько процентов занимает та или иная камера в холодильнике: возьмем за 100% общую площадь холодильника равную 108 м² Площадь камер хранения в процентном выражении определяется по формуле (8).

(8)

где – камера холодильника, для которой определяется процентное соотношение;

– площадь камеры холодильника, для которой определяется процентное соотношение.

Тогда = 50%; = 30%;

= 12,5%; = 7,5%. Таким образом, камера хранения занимает 50% от общей площади холодильного устройства, морозильная камера – 30%, универсальная камера – 12,5%, вспомогательные помещения – 7,5%.

Колонны в здании холодильника железобетонные с сечением 300×400 мм. Высота колонн составляет 4,8 м. Стены, перегородки и потолок холодильника выполнены из железобетонных плит. Толщина стен – 140 мм, а перегородок – 80 мм. Полы покрыты бетоном марки М400 толщиной 50 мм. Двери холодильной камеры – распашные, размером 2×3 м. Доставка продукции производится автотранспортом.

Схема холодильного устройства представлена в рисунке 2.2.1.

2 м

18 м

Автомобильная

дорога 6 м

Рисунок 2.2.1 – Схема проектируемого холодильного устройства

3 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО

ИЗОЛЯЦИОННОГО СЛОЯ

Толщина изоляционного слоя определяется по формуле (9).

(9)

где – толщина изоляционного слоя;

λ_из. – коэффициент теплопроводности материалов;

К₀ – коэффициент теплопередачи многослойной конструкции;

λ_н – коэффициент теплоотдачи наружных поверхностей стен;

λ_b – коэффициент теплоотдачи внутренних поверхностей помещений;

– толщина изоляционного слоя (строительных слоев).

К₀ Вт/·К) – в числителе приведено значение коэффициента теплопередачи для наружных стен, в знаменателе – для бесчердачных покрытий. [1, Таблица 8]

λ_из[1, Таблица 3]

λ_н = 23 Вт/ (м·К) [1, Таблица 8]

λ_b = 11 Вт/ (м·К) [1, Таблица 8]

находится по формуле (10).

(10)

= 0,546 ·К)/Вт, = 2,43 ·К)/Вт, = 0,543 ·К)/Вт [1, Таблица 2]

= 0,546+2,43+0,543 = 3,319 ·К)/Вт

Таким образом,

= 0,066 м или 66 мм

Для данного проекта в качестве теплоизоляционного материала для камер холодильника будут использоваться плиты из пенопласта полистирольного ПСБ – С толщиной 100 мм.

4 РАСЧЕТ ВЕЛИЧИН ТЕПЛОПРИТОКОВ В ОХЛАЖДАЕМЫЕ

ПОМЕЩЕНИЯ

Для поддержания заданной температуры в охлаждаемых помещениях, необходимо, чтобы все теплопритоки отводились камерным оборудованием. При определении нагрузки учитывают следующие теплопритоки:

Q1 - через ограждающие конструкции помещения,

Q2 - от продуктов или материалов холодильной обработки,

Q3 - с наружным воздухом при вентиляции помещения,

Q4 - от различных источников эксплуатации камер,

Q5 - от фруктов и овощей в процессе «дыхания», необходимого для жизнедеятельности клеток.

Нагрузку на камерное оборудование определяют как сумму всех теплопритоков по формуле (11).

Q_∑ = Q₁+ Q₂+ Q₃+ Q₄+ Q₅ (11)

4.1 Расчет теплопритоков через стены и полы

Теплопритоки вызваны разностями температур снаружи и внутри охлаждаемого помещения. Величины теплопритоков через стены и полы определяется по формуле (12).

Q₁ = Q_1Т+ Q_1С (12)

где Q_1Т - разность теплопритоков внутри и снаружи помещения;

Q_1С –теплоприток от солнечной радиации.

4.1.1 Расчет разности теплопритоков внутри и снаружи помещения

Разность теплопритоков внутри и снаружи помещения вычисляется по формуле (13).

Q_1Т = К₀·F(t_н – t_в) ·10^-3 (13)

где К₀– коэффициент теплопередачи;

t_н – наружная температура;

t_в – внутренняя температура;

F - площадь поверхностного охлаждения.

Рассчитаем площадь поверхностного охлаждения морозильной камеры по формуле (14).

(14)

где – площадь стены по ширине морозильной камеры;

- площадь стены по длине морозильной камеры;

– общая площадь пола и потолка морозильной камеры;

- общая площадь дверных проемов.

Площадь стены по ширине морозильной камеры рассчитывается по формуле (16).

(15)

= 6·4,8 = 28,8

Площадь стены по длине морозильной камеры рассчитывается по формуле (17).

где – длина морозильной камеры.

Необходимо определить длину морозильной камеры, для этого используем формулу (18).

(18)

Таким образом, = 5.4·4,8 = 25,9

Общая площадь пола и потолка морозильной камеры определяется по формуле (19).

Проектирование холодильных установок в разных регионах России