Расчет холодильной установки. 3

     Лист  для замечаний 

      Содержание

     Исходные  данные 4

  1. Выбор  схемы холодильной установки  и

  расчет  термодинамических циклов       5

  2. Подбор  холодильного оборудования      9

  3. Описание принципиальной схемы холодильной установки 28 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Выбор схемы холодильной установки и расчет термодинамических

     циклов 

     1.1 Выбор расчетного режима. 

     При проектировании холодильной установки  в качестве расчетного принимается  наиболее напряженный для всего  холодильного оборудования период года - летний.

     Для принятого расчетного периода находим  параметры атмосферного воздуха  заданного района строительства в приложении.1.[4].

       Для г.Гродно расчетная летняя температура : t_л=36°С; относительная влажность: j_л = 77 %.

       По номограмме [7] находим температуру мокрого термометра t_м=32°С. 

1. Определение температур конденсации и кипения  хладагента.

     Температура воды, поступающей на конденсатор  зависит от внешних условий (температура оборотной воды на 3-4°С выше температуры мокрого термометра):

       °С = 32 + 4 = 36 °С,

     Температура воды на выходе из конденсатора:

       °С = 36 + 4 = 40 °С ;

     Температура конденсации  при водяном охлаждении конденсаторов зависит от температуры  и количества подаваемой воды:

       °С = 40 + 5= 45 °С;

     Средняя температура рассола:

     t_s= t_в –(7 10)=5-10=-5  °С.

     Температура кипения хладагента:

     t_o  = t_s - (4 ¸6) =-5-6 = -11 °С;

       Температура пара, засасываемого компрессором:

     t_вс  = t_о + (5 ¸ 10) = -11 + 9= -2 °С.

     По Т-S диаграмме для аммиака находим давление кипения и конденсации по [1] :

     t_o =-11°С , P_О =f(t_o)= 0,35 МПа;

      =45°С , Р_К =f( )=1,7 МПа .  

2. Определение отношения давления в циклах.

    Для выбора следует определить отношение давлений конденсации и кипения хладагента:

     e =           (1) 

     e= = 4,85. 

  Данное отношение давлений меньше, чем 7 ¸ 9, поэтому выбираем одноступенчатую схему холодильной машины. 

     1.2. Составление функциональной схемы холодильной установки и расчет циклов. 

   Функциональная схема необходима для отображения основных особенностей холодильной системы. Для одноступенчатой  холодильной установки выбираем вид хладагента  аммиак, т.к. у него удобные рабочие давления. Аммиак  инертен к черным металлам, но разрушает медь и ее сплавы, кроме фосфорной бронзы, неограниченно растворяет воду; температура замерзания: -77 °С. Недостаток: по вредности относится ко второй группе, и горюч с воздухом при концентрации 11¸13 %.Температура конденсации рабочего вещества Т_к=307К, температура кипения -Т_о=257К.  

       Параметры рабочих точек заносим  в таблицу 1., а функциональная схема и термодинамический цикл представлены соответственно на рисунке.1 и рисунке 2. 
 

     Таблица - 1. Параметры рабочих точек

Рисунок 1 – Функциональная схема установки 
 
 

Рисунок 2 – Циклы в тепловых диаграммах 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Подбор холодильного оборудования 

     2.1 Подбор компрессоров. 

     Удельная  массовая холодопроизводительность, кДж/кг.:

                (2) 

      Массовый расход рабочего вещества, кг/с:

     G_а= .          (3) 

     G_а = = 5,1 

  Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора, м³/с : 

       G_a×n₁          (4) 

      5,1×0,075=0,38 

     Отношение  рабочих давлений : 

       = = 4,9. 

       Коэффициент подачи :  

      = ;          (5) 

      ,         (6) 

      где  _с –объемный коэффициент, характеризующий величину “мертвого пространства”,

      ,         (7)

      где  с- величина “мертвого пространства”, для малых вертикальных компрессоров с=0,06-0,10;

       _др- коэффициент дросселирования, принимаем _др=0,93-0,97;

       - коэффициент подогрева, =;

       _пл- коэффициент плотности, принимается в пределах от 0,95до 0,98.  

       .

     Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора, м³/с : 

      .          (8) 

      Принимаем к установке 6 поршневых компрессора марки А165-7-2 с теоретической объёмной подачей =0,125 м³/с.

     Габаритные  размеры:

     длина   2330 мм

     ширина  1215 мм

    высота  1300 мм.

     Диаметры патрубков на входе/выходе:    100/ 100  мм.

     Коэффициент рабочего времени: 

     В=Q_расч /Q_уст,         (9) 

      где  Q_расч –расчетная холодильная мощность установки;

      Q_уст –суммарная холодильная мощность установленных компрессоров.

        Действительный массовый расход  хладагента в компрессоре:

     G_действ=          (10) 

     G_действ= =0,872. 

        Действительная холодопроизводительность  компрессора, кВт: 

     Q_действ= G_действ× q_о,         (11) 

     Q_действ=0,872×157=136,8. 

        Тогда коэффициент рабочего времени: 

     В= =1. 

     Теоретическая мощность компрессора, кВт.: 

               (12) 

       Индикаторный КПД:   

     h_i = +b×t_o,          (13) 

     где  b-эмпирический коэффициент, принятый для вертикальных компрессоров b=0,001; 

     h_i = =0,81 

  Индикаторная мощность, кВт.: 

     N_i=           (14) 

     N_i=

  Механический КПД: h_мех=0,8-0,9-для вертикальных компрессоров, принимаем h_мех=0,85.

  Эффективная мощность, кВт: 

                (15) 

       Электрическая мощность, кВт:

                 (16)

     где h_эл – электрический КПД, принимаемый  по [1]- h_эл =0,9-0,95 для больших

 компрессоров; h_эл =0,85-0,9- для малых компрессоров, тогда : 

      = =337,45. 

     2.2 Подбор теплообменного оборудования 

     2.2.1. Подбор конденсатора 

  Тепловая нагрузка на конденсатор, кВт: 

     Q_к = Q_o + N_i ;          (17) 

      Q_к =800 + 258,15=1058,15. 

     Принимаем плотность теплового потока для горизонтального кожухотрубного конденсатора: q_F = 4,0 кВт/м² по приложению 4.[5].

     Расчетная поверхность теплообмена, м²: 

      .          (18) 

     F_к= = 264,53    

     Принимаем один горизонтальный кожухотрубный  конденсатор марки КТГ     -300, параметры которого приведены  в таблице 2 по приложению 7.[4].

     Таблица 2.Техническая характеристика конденсатора КТГ-300

     Действительная  поверхность теплообменника:

     F_к^ст = 300 м² ; 

        Действительная плотность теплового потока, кВт/м²:

      _.          (19) 

        Расхождение:   %  < 10 %. 

     2.2.2. Подбор переохладителя 

        Нагрузка на переохладитель, кВт: 

      .         (20) 

        Принимаем плотность теплового потока: q_F=2800 Вт/м²;

     Расчетная поверхность теплообмена, м²: 

               (21) 

      Выбираем 2 водяных охладителя жидкого аммиака марки 12ПП с характеристиками:

       Таблица 4 - Технические характеристики переохладителя

       Действительная поверхность переохладителя:

     F_п = 23,4 м² ;

       Действительная плотность теплового потока, кВт/м²_.: 

                 (22) 

     Расхождение: %  < 10 %. 
 

2.2.3. Подбор градирни 

  Тепловой поток в градирне, кВт: 

              (23) 

       Количество циркулирующей воды: 

              (24) 

      где:   температура воды на входе и выходе из градирни, °С ;

      Охлаждение  воды в градирнях обычно лежит  в пределах Dt_вд = 3,5 ¸ 4,5 °С ; принимаем

      Dt_вд = 4,0°С . При этом коэффициент эффективности  градирни h = 0,75. [2].

       Температура воды на выходе из градирни:

      =32+4,0 = 37,3 °С ;

где  - температура мокрого термометра.

       Тогда :  

     V_вд = ; 

       Принимаем q_F = 58 кВт/ м²  по приложению 8.[4]

       Площадь поперечного сечения градирни, м²:

     F_п.сеч = ;          (25)

     F_п.сеч = =19,33

       Принимаем к установке 2 градирни конструкции Союзводоканалпроект, с фронтальным сечением 12 и 8 м²,технические характеристики которых приведены в

таблице 3. 
 
 
 
 
 
 
 

     Таблица 3. Технические характеристики градирни

  Действительная  поверхность теплообменника:

F_гр^ст = 20 м² ;

          Действительная плотность теплового  потока:

          Расхождение:             %  < 10 % . 

     2.2.4. Подбор испарителя 

     Тепловая  нагрузка на испаритель: 

     Q_и = Q_о = 800 кВт ; 

     Для испарителя удельная плотность теплового потока q_F = 2,0¸3,5 кВт/м² по приложению 9.[4] . Принимаем q_F = 2,3 кВт/м² .

     Необходимая поверхность технологического аппарата, м²: 

      .          (26) 

    Принимаем  испарители марок ИТР-50 и ИТР-320, параметры которых приведены в таблице 4. 

     Таблица 4. Техническая характеристика испарителя ИТР-320