Проект холодильной установки производственного холодильника птицефабрики мощностью 54 т/смену г. Севастополь

метки: Холодильный, Проект, Установка, Температура, Таблица, Воздух, Характеристика, Привести

Холодильное оборудование представляет собой разновидности устройств, в которых создается и используется холод в целях сохранения качества мяса, рыбы, масла, молока, овощей, фруктов и других скоропортящихся продуктов. За последние годы для российского потребителя холодильного оборудования стали доступны новейшие разработки зарубежных фирм. Результатом этого стало насыщение российского рынка торговым холодильным оборудованием, обновление ассортимента и повышение качества холодильного оборудования отечественного производства. Холодильное оборудование широко применяется в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, торговле, на транспорте и в других отраслях. Предприятиям, торгующим продуктами питания, приходится хранить значительные запасы товаров, многие из которых относятся к скоропортящимся. Лучший способ их хранения — использование Холода.

Севастополь — город на юго-западе Крымского полуострова, на побережье Чёрного моря. Незамерзающий морской торговый и рыбный порт, промышленный, научно-технический, рекреационный и культурно -исторический центр. Носит звание «Город-Герой». В Севастополе расположена главная военно-морская база Черноморского флота Российской Федерации. Город Севастополь входит в перечень исторических поселений федерального значения России.

Площадь территории города составляет 863,6 кмІ. Климат на территории, находящейся в подчинении Севастопольского горсовета, близок к субтропическому климату Южного берега Крыма, и имеет свои особенности в двух микроклиматических подзонах. Среднемесячная температура воздуха в течение всего года является положительной. Самый холодный месяц — февраль (средняя температура +2,8 єС), самый тёплый — июль (средняя температура +22,4 єС).

Температура поверхностного слоя воды Чёрного моря у побережья Севастополя также всегда выше нуля, а в июле составляет в среднем 22,4 єС

В связи с тем, что численность населения в городе Севастополе растет, я предлагаю построить холодильник, при котором будет храниться замороженное мясо — 43,2 тонны в смену, при t = -18 ⁰ C и охлажденное мясо — 10,8 тонн в смену, при t = 2 ⁰ C.

Цель дипломного проекта — разработать проект холодильной установки для хранения мяса (54т) в городе Севастополь. Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:

• рассмотреть технологию хранения продукта;
• определить расчётные параметры наружного воздуха;
• рассчитать площадь строительных камер;
• рассчитать теплопритоки;
• произвести расчёты и подборы основного и вспомогательного оборудования;
• составить схему холодильной установки и её автоматизации
• разработать алгоритм монтажа;
• описать ремонт агрегата холодильной установки;
• рассмотреть специальный вопрос и дать на него ответ;
• выполнить экономические расчёты и высчитать рентабельность;
• изучить общие положения по охране труда и охране окружающей среды при эксплуатации холодильной установки.

Мясо является специфическим сырьём. Характерными особенностями мяса является то, что оно является полноценным источником белка, имеет многокомпонентный состав, неоднородное строение, высокую биологическую активность и может при воздействии внешних факторов менять свои характеристики. В связи с этим производство качественных мясопродуктов и эффективное использование сырья достигаются благодаря профессиональности и соблюдению основных принципов производства и технологии хранения мяса.

Торговое холодильное оборудование

... а качественное хранение как большого, так и небольшого количества продукции может быть обеспечено только за счет хорошего холодильного оборудования. Целью данного курсового проекта и стало изучение торгового холодильного оборудования розничного ...

В зависимости от холодильной обработки различают следующие виды мяса: парное, остывшее (неохлажденное), охлажденное, подмороженное, замороженное.

Охлажденное мясо с начальной температурой в толще бедра не выше +4 ^o С хранят в виде туш или полутуш в подвешенном состоянии на крючьях подвесных путей так, чтобы туши не соприкасались между собой, со стенами и полом помещения. В камере хранения туши и полутуши располагаются на расстоянии 20 … 30 мм друг от друга. На 1 кв.м. площади охлаждающей камеры должно находиться не более 200 кг мяса в тушах или полутушах. Важно следить за тем, чтобы все туши и полутуши равномерно обдувались охлажденным воздухом камеры.

В холодильных камерах для хранения мяса поддерживается температура воздуха -1 … 2 ^o С, скорость его движения не должна превышать 0,2 … 0,3 м/с, относительная влажность воздуха должна быть в пределах 82 … 85%. Продолжительность хранения составляет 5 … 20 суток. На срок хранения мяса влияет способ его охлаждения: чем быстрее охлаждалось мясо, тем дольше его можно хранить.

Замораживание мяса и субпродуктов является одним из наиболее совершенных методов консервирования, обеспечивающих длительное хранение продукта.

Замораживание сопровождается потерями массы мяса и некоторым снижением качества продукта. При последующем размораживании также происходит значительная потеря массы. Несмотря на это, замораживание является одним из наиболее дешевых методов длительного сохранения качества мяса.

При замораживании мяса и субпродуктов сначала наступает переохлаждение в тканях (для мышечной ткани до — 4 ⁰ С), в результате чего возникают кристаллические зародыши. В этот момент выделяется скрытая теплота кристаллизации, и температура системы несколько повышается, достигает криоскопической точки, при которой становится невозможным образование новых зародышей. Начинается вторая фаза замораживания — рост выделившихся кристаллов, которые при размораживании разрушают клеточные структуры, и мясо при этом теряет большое количество мясного сока. В этот момент времени необходимо увеличить теплоотвод. При высокой скорости теплоотвода обеспечиваются условия для образования новых кристаллов.

В проектируемом мною холодильнике хранится мясо, замороженное при t = -18 ⁰ C,и охлажденное мясо при t = 2⁰ C.

Таблица 1 — Расчетные параметры и относительная влажность наружного воздуха

Город	Географическая широта	Глубина промерзания	Температура °C	Относительная влажность %
			средняя	летняя	зимняя	летняя	зимняя
1	2	3	4	5	6	7	8
Севастополь	44	—	13	33	-6	56	71

Продукт	Температура в камере,	Относительная влажность, %	Температура поступающего продукта,
1	2	3	4
Охлажденное мясо	2	85	4
Замороженное мясо	-18	95	-8

3.1 Расчет площадей камер объекта, планировочные и строительные решения холодильника

Вместимость холодильника — исходная величина для определения вместимости холодильных камер и других помещений холодильника. Вместимость холодильника определяется производительностью предприятий которые обслуживают холодильники. Согласно задания, в проектируемом холодильнике мясокомбината замороженное мясо составляет — 43,2т, а охлажденное мясо — 10,8т.

1. Вместимость камер хранения (т) можно вычислить по формуле (2):

В_кам = m_сут ф, (2)

где

m_сут — суточное поступление груза в камеру, т/сут;

ф — срок хранения.

В_кам = 43,2*25 = 1080 т _зам

В_кам = 10,8*5 = 54 т _охл

2. Грузовой объем (м ³ ) вычисляется по формуле (3):

V _груз =B / g_v , (3)

где

B — вместимость камер, т;

g _v — норма загрузки единица объема с учета тары;

g _v = 0,34 т/м³ .

V _груз = 1080/ 0,34 = 3176 м³ _зам

V _груз = 54/0,34 = 159 м³ _охл

3. Определяем грузовую площадь (м ² ) по формуле (4):

F _гр = V_гр / h_гр , (4)

где

h _гр — грузовая высота;

h _гр = 4 м.

F _гр = 3176 / 4 = 794 м² _зам

F _гр = 159 / 4 = 39,8 м² _охл

4. Определяем строительную площадь помещения (м ² ) по формуле (5):

F _стр = F_гр / в_F , (5)

где

в _F — коэффициент использования площади камеры;

в _{F зам} = 0,85

в _{F охл} = 0,8

F _стр = 794/0,85 = 992,5 м² _зам

5. Число строительных прямоугольников рассчитываем с помощью формулы (6):

n = F _стр / f_пр , (6)

где

f _пр — площадь одного строительного прямоугольника 6Ч12, м² .

n _зам = 992,5/72=14 кв.

n _охл = 49,8/72=1 кв.

6. Общая площадь строительных прямоугольников рассчитываем по формуле (7):

F _{ст р} = 14Ч72 = 1008 м² _зам (7)

F _стр = 1Ч72 = 72 м² _охл

7. Стандартную строительную площадь и число строительных прямоугольников для машинного отделения находим по формуле (8):

F _{маш.отд.} = (F_{стр охл} + F_{стр зам} )Ч0,35 = 378 м² (8)

n = 378/72 = 6

8. Стандартную строительную площадь и число строительных прямоугольников для вспомогательного помещения находим по формуле (9):

F _всп = (F_{стр охл} + F_{стр зам} )Ч0,1 = 108 м² (9)

n = 108/72 = 3 кв.

3.2 Расчет теплоизоляций

Изоляция неотъемлемая часть холодильной камеры, она значительно уменьшает количество теплоты поступающей в охлаждаемое помещение. Она позволяет поддерживать требуемые параметры воздушной среды, предотвращать усушку и порчу продуктов, а также к уменьшению расхода энергии на производство холода.

Данные по теплоизоляции наружной стены приведены в таблице 3

Таблица 3 — Толщина изоляционного слоя наружной стены

Слои	№ Слоя	Наименование Материала	Толщина слоя д,м	Коэффициент л,Вт/мК	R= д/ л мІК/Вт
	1	Штукатурка сложный раствор по металлической сетке	0,020	0,98	0,02
	2	Пенополиуретан ППУ-3	Требуется определить	0,05	Требуется определить
	3	Пароизоляция — 2 слоя гидроизола на битумной мастике	0,004	0,30	0,13
	4	Штукатурка цемента песочная	0,02	0,93	0,021
	5	Кладка кирпичная на цементном растворе	0,38	0,81	0,469
	6	Штукатурка сложным раствором	0,02	0,93	0,021
	?R=0,544

Толщину теплоизоляции наружной стены находим по формуле (10):

д_из = л_из * [1 / К — (1 / б_н + ?д / л +1 / б_в )], (10)

где

К =0,23 — коэффициент теплопередачи изоляционной конструкции,

(Вт / (м² *К)),

1/б_н = 0,043 — коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной поверхности ограждения, (Вт / (м² *К)),

1/б_в = 0,125 — коэффициент теплопередачи от внутренних поверхности

ограждения к воздуху камеры, (Вт / (м² *К)),

д_i — толщина отдельных слоев ограждения, м,

л — коэффициент теплопроводности изоляционного и строительного материалов, Вт/(м*К).

д_из = 0,05[1/0,23 — (0,043+0,544+0,125)] = 0,18 м

Принимаем толщину изоляционного слоя д_из.д = 200мм

Действительное значение коэффициент теплопередачи находим по формуле (11):

K^д _o = 1 / ((1 / б_н + ?д / л +1 / б_в ) + д_из.д / л_из ) (11)

K^д _o = 1 / ((0,043 +0,544+ 0,125) +0,20/0,05) = 0,21 Вт/(м² *К)

Данные по теплоизоляции внутренней стены приведены в таблице 4

Таблица 4 — Покрытие охлаждаемого помещения

Наименование и конструкция ограждения	№ Слоя	Наименование и материал слоя	Толщина дi,м	Коэффициент теплопроводности , Вт/(м2К)	Тепловое сопротивление R= д/ л мІК/Вт
	1	Панель из керамзитобетона	0,240	0,47	0,51
	2	Тепло-, пароизоляция Thermo Slabl-0,37	Требуется определить	0,05	Требуется определить
	3	Пароизоляция — 2 слоя гидроизола на битумной мастике	0,064	0,36	0,023
	4	Штукатурка сложным раствором	0,02	0,98	0,020
	?R=0,544

Толщину теплоизоляции внутренней стены находим по формуле (10):

д_из = л_из* [1 / К — (1 / б_н + ?д / л +1 / б_в )] (10)

д _из = 0,05*[1/0,23 — (0,043 +0,544 + 0,125)] = 0,18 м

Принимаем толщину изоляционного слоя д _из.д = 200мм, Действительное значение коэффициент теплопередачи находим по формуле (11):

K^д _o = 1 / ((1 / б_н + ?д / л +1 / б_в ) + д_из.д / л_из ) (11)

K^д _o = 1 / ((0,043 +0,544+ 0,125) +0,2/0,05) = 0,21 Вт / (м² *К)

Данные по теплоизоляции пола приведены в таблице 5, Таблица 5 — Толщина изоляционного слоя пола

Слои	№ Слоя	Наименование Материала	Толщина слоя д,м	Коэффициент л,Вт/мК	R= д/ л мІК/Вт
	1	Минераловая плитка	0,05	1,86	0,022
	2	Бетонная подготовка	0,08	1,86	0,043
	3	Пенополиуретан ППУ-3	Требуется определить	0,05	Требуется определить
	4	Песок	0,001	0,15	—
	5	Бетонная подготовка	0,025	0,025	0,026
	6	Рубероид	1,35	0,58	2,338
	7	Бетонная стяжка	—	—	—
	?R=2,429

Толщину теплоизоляции пола находим по формуле (10):

д_из = л_из* [1 / К — (1 / б_н + ?д / л +1 / б_в )] (10)

д _изм = 0,05[1/0,18 — (2,429 + 0,111)] = 0,15 м

Принимаем толщину изоляционного слоя д _из.д = 150 мм, Действительное значение коэффициент теплопередачи находим по формуле (7):

К^д _o = 1 / ((?д / л +1 / б_в ) + д_из.д / л_из ) (11)

К ^д _o = 1 / ((2,429 + 0,111)+0,15/0,05) = 0,18 Вт / (м² *К)

Данные по теплоизоляции потолка приведены в таблице 6, Таблица 6 — Толщина изоляционного слоя потолка

Слои	№ Слоя	Наименование Материала	Толщина слоя д,м	Коэффициент л,Вт/мК	R= д/ л мІК/Вт
	1	5 слоев гидроизола на битумной мастике	0,012	0,3	0,04
	2	Стяжка из бетона по металлической сетке	0,040	1,85	0,022
	3	Пароизоляция (слой пергамина)	0,001	0,15	0,007
	4	Пенополиуретан ППУ-3	Требуется определить	0,05	Требуется определить
	5	Железобетонная плита покрытия	0,035	2,04	0,017
	?R=0,08

Толщину теплоизоляции потолка находим по формуле (10):

д_из = л_из *[1 / К — (1 / б_н + ?д / л +1 / б_в )] (10)

д _из = 0,05* [1 / 0,22 — (0,043 + 0,08 + 0,111)] = 0,21 м

Принимаем толщину изоляционного слоя д _из.д = 225 мм, Действительное значение коэффициент теплопередачи находим по формуле (11):

K^g _o = 1 / ((1 / б_н + ?д / л +1 / б_в ) + д_из.д / л_из ) (11)

K^g _o = 1 / ((0,043 +0,08 + 0,111) + 0,225/0,05) = 0,21 Вт/(м² *К)

3.3 Определения теплопритоков в помещениях

Тепловой расчет охлаждаемого помещения проводят для определения суммы всех количеств теплоты, поступающих в эти помещения или возникающих в них от каждого из различных источников, оказывающих на поддержание заданного температурного режима в объекте.

Цель теплового расчета — определение производственного камерного оборудования, достаточной для отвода всей теплоты, поступающей в объект, и поддержания в нём заданных параметров. Кроме того, расчет теплопритоков позволяет найти нагрузку на компрессор, т.е. их холодопроизводительность, а также нагрузки на другое оборудование машинного отделения.

Расчёт теплопритоков для камеры хранения замороженного мяса птицы.

Теплоприток через ограждения камеры из-за разности температуры у ограждения определяется по формуле (12):

Q _{1 T} = K F (t_н — t_в ), (12)

где

K — нормативный коэффициент теплопередающей поверхности

(Вт / (м ² Ч К)

F — площадь ограждения (м ² )

t _н и t_в — температура снаружи и в камере ()

Расчет теплопритока через потолок холодильника:

Q _{1 T} = 0,211008(33 — (-18) = 10795,68 Вт

Расчет теплопритока через пол холодильника:

Q _{1 T} = 0,181008(33 — (-18) = 9253,44 Вт

Расчет теплопритока через наружные стены холодильника:

Q _{1 T} = 0,21172,8(33 -(-18) = 1850,68 Вт

Q _{1 T} = 0,21172,8(33 -(-18) = 1850,68 Вт

Q _{1 T} = 0,21115,2(33-(-18) = 1233,79 Вт

Суммарный теплоприток:

? Q _{1 T} = 24984,27 Вт

Расчет теплопритока из-за солнечной радиации

Теплоприток через ограждения камеры из-за действия солнечной радиации (Вт) вычисляется по формуле (13):

Q _{1 C} = K * F((t_Н -t_в )+t), (13)

где

t — дополнительная разность температур, возникающая под воздействием солнечной радиации ().

Q _{1 C} = 0,21008(33 — (-18)+17,7) = 13849,92 Вт

Через стены холодильника:

Q _{1 C} =0,21172,8 0 = 0 Вт

Q _{1 з} = 0,21172,8 7,2 = 261,27 Вт

Q _{1 в} = 0,21115,26,0 = 145,15 Вт

Суммарный теплоприток от солнечной радиации:

? Q _C = 14256,34 Вт

Теплоприток через наружные ограждения определяется по формуле (14):

Q ₁ = Q_{1 T} + Q_{1 C} , (14)

где

Q_{1 T} — теплоприток через ограждения камеры из-за разности температуры у ограждения (Вт).

Q_{1 C} — теплоприток через ограждения камеры под воздействием солнечной радиации (Вт).

Q ₁ = 24984,27 + 14256,34 = 39240,61 Вт

Теплоприток от продуктов при их холодильной обработке зависит

от суточного поступления продуктов в камеру, вида продукта, температуры продукта при поступлении в камеру и выпуске из нее, а так же от продолжительности холодильной обработки и определяется по формуле (15):

Q_2пр. = M_с (i_пост — i_вып ) 10⁶ / (ф 3600), (15)

где

M _с — суточное поступление продукта в камеру (т / сутки)

i_пост и i_вып — удельная энтальпия продукта поступающего в камеру при температуре поступления и температуре выпуска (кДж / кг)

ф — продолжительность холодильной обработки продукта, ч

Q _2пр = 43,2 (39,4 — 4,6) 10⁶ / 24 3600 = 0,017 Вт.

Теплоприток от тары определяется по формуле (16):

Q_2т = M_т C_т (t_пост — t_вып ) 10⁶ / (ф 3600), (16)

где

M_т — суточное поступление тары, принимаем процесс суточного поступления продукта, т / сутки,

C _т — удельная теплоемкость тары, (кДж / (кг *К)) C_т = 2,3

Q _2т = 4,32 2,3 (-8-(-18) 10⁶ / (24 3600) = 1150 Вт

Общий теплоприток от упакованных продуктов при их холодильной обработке находим по формуле (17):

Q ₂ = Q_2т + Q_2пр (17)

Q ₂ = 1150,017 Вт

Теплоприток при вентиляции охлаждаемого помещения определяется по формуле (18):

Q₃ = V_к б P_в (i_н — i_в ) 10³ / (24 3600), (18)

где

V _{к .} — объем вентилируемой камеры м³

б — кратность воздухообмена в сутки (1/сутки)

i_н и i_в — удельная энтальпия наружного и внутреннего воздуха (кДж/кг) определяется по температуре и влажности воздуха по d-i диаграмме

P _в — плотность воздуха в камере (кг\м³ )

Q ₃ = 4838,4 3 1,284 (30,41-(-18)10³ / (24 3600) = 10442,61 Вт

Теплоприток при открывании дверей в охлаждаемом помещении определяется по формуле (19):

q ₁ = B F, (19)

где

В — удельный теплоприток из соседних помещений через открытые двери, отнесенных к 1 м² площади камеры (Вт/м² )

F — площадь камеры (м ² )

q ₁ = 12 Вт/м² 1008 м² = 12096 Вт

Теплоприток от пребывания людей определяется по формуле (20):

q ₂ = 350n, (20)

где

n — количество человек.

q ₂ = 350Вт 4 = 1400 Вт

Теплоприток от электрооборудования определяется по формуле (21):

q ₃ = С F, (21)

где

с — удельный теплоприток от электрооборудования

q ₃ = 4 10³ = 4000 Вт

Теплоприток от освещения определяется по формуле (22):

q ₄ = A F, (22)

q ₄ = 2,31008 = 2318,4 Вт

Суммарный теплоприток определяется по формуле (23):

Q ₄ = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ (23)

Q ₄ = 19814,4 Вт

Данные по расчётам теплоизоляции камеры хранения замороженных ягод приведены в таблице 7

Таблица 7 — Расчетные параметры теплопритоков для камеры хранения замороженного мяса птицы

Наименование камеры
Замороженное мясо птицы	39240,61	1150,017	10442,61	19814,4	70647,63

Расчёт теплопритоков для камеры хранения охлажденного мяса птицы.

Теплоприток через ограждения камеры из-за разности температуры у ограждения определяется по формуле (12):

Q _{1 T} = K F (t_н — t_в ) (12)

Расчет теплопритока через потолок холодильника:

Q _{1 T} = 0,2172(33 — 2) = 468,72 Вт

Расчет теплопритока через пол холодильника:

Q _{1 T} = 0,1872(33 — 2) = 401,76 Вт

Расчет теплопритока через внутренние стены холодильника:

Q _{1 T} = 0,2157,6(-18 — 2) = — 241,92 Вт

Q _{1 T} = 0,2128,8(-18 — 2) = — 120,96 Вт

Q _{1 T} = 0,2157,6(23 — 2) = 254,01 Вт

Q _{1 T} = 0,2128,8(23 — 2) = 127 Вт

Суммарный теплоприток:

? Q _{1 T} = 906,61 Вт

Теплоприток через ограждения камеры из-за действия солнечной радиации (Вт) вычисляется по формуле (13):

Q _{1 C} = K * F((t_Н -t_в )+t) (13)

Через потолок холодильника:

Q _{1 C} = 0,27248,7 = 701,28 Вт

Теплоприток через наружные ограждения определяется по формуле (14):

Q ₁ = Q_{1 T} + Q_{1 C} (14)

Q ₁ = 906,61 + 701,28 = 1607,89 Вт

Теплоприток от продуктов при их холодильной обработке зависит

от суточного поступления продуктов в камеру, вида продукта, температуры продукта при поступлении в камеру и выпуске из нее, а так же от продолжительности холодильной обработки и определяется по формуле (15):

Q_2пр = M_с (i_пост — i_вып ) 10⁶ / (ф 3600) (15)

Q _2пр = 10,8 (245,5 — 238,8) 10⁶ / 243600 = 0,008 Вт

Теплоприток от тары определяется по формуле (16):

Q_2т = M_т C_т (t_пост — t_вып ) 10⁶ / (ф 3600) (16)

Q _2т = 1,08 2,3 (4-2) 10⁶ / (24 3600) = 57,5 Вт

Общий теплоприток от упакованных продуктов при их холодильной обработке находим по формуле (17):

Q ₂ = Q_2т + Q_2пр (17)

Q ₂ = 0,008 + 57,5 = 57,508 Вт

Теплоприток при вентиляции охлаждаемого помещения определяется по формуле (18):

Q₃ = V_к б P_в (i_н — i_в ) 10³ / (24 3600) (18)

Q ₃ = 345,6 3 1,284 (30,41-2)10³ / (24 3600) = 437,74 Вт

Теплоприток при открывании дверей в охлаждаемом помещении определяется по формуле (19):

q ₁ = B F, (19)

q ₁ = 10 Вт/м² 72 м² = 720 Вт

Теплоприток от пребывания людей определяется по формуле (20):

q ₂ = 350n (20)

q ₂ = 350 3 = 1050 Вт

Теплоприток от электрооборудования определяется по формуле (21):

q ₃ = С F (21)

q ₃ = 3,5 10³ = 3500 Вт

Теплоприток от освещения определяется по формуле (22):

q ₄ = A F (22)

q ₄ = 2,3 72 = 165,6 Вт

Суммарный теплоприток определяется по формуле (23):

Q ₄ = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ (23)

Q ₄ = 5435,6 Вт

Данные по расчётам теплоизоляции камеры хранения охлаждённого мяса птицы приведены в таблице 8, Таблица 8 — Расчетные параметры теплопритоков для камеры хранения охлаждённого мяса птицы

Наименование камеры
Охлаждённое мясо птицы	1607,89	57,508	437,74	5435,6	7538,73

Данные по расчёту суммарных теплопритоков приведены в таблице 9, Таблица 9 — Суммарный теплоприток камер

Наименование камеры
Мясо птицы Охлаждённое	1607,89	57,508	437,74	5435,6	7538,73 Вт
Мясо птицы замороженное	39240,61	1150,017	10442,61	19814,4	70647,63 Вт
78186,36 Вт

3.4 Выбор хладагента, системы охлаждения и составление расчетной схемы

Выбор системы охлаждения., В данной дипломном проекте будет использоваться выносная система холодоснабжения., Преимущества:

Основными преимуществами систем выносного холодоснабжения являются: снижение шума в торговом зале, экономия на электроэнергии, отсутствие излишних теплопритоков.

В системах выносного холодоснабжения экономия электроэнергии происходит вследствие не только меньших затрат на кондиционирование, но и уменьшения затрат на производство холода, ведь известно, что производство калории холода уменьшается с увеличением мощности холодильного компрессора.

Плюсы:

• экономия электроэнергий;
• высокая надёжность холодоснабжения
• снижение затрат на систему кондиционирования
• снижение эксплуатационных издержек

Минусы:

• сложность и длительность монтажа
• занимает большую площадь
• невозможность ремонта компрессора даже при незначительных повреждениях.

Существует две системы охлаждения помещения:

1) Непосредственное — испарение хладагента происходит в самой камере (охлаждаемом помещении) через воздухоохладитель или батареи по которым циркулирует хладагент.

2) Рассольное — испарение происходит в испарителе который находится в машинном отделении удалённо от камеры. Кипение происходит за счёт контакта хладагента с хладоносителем, который в сваю очередь циркулирует между камерой и испарителем принося температуру.

Для данного дипломного проекта, выбираю выносную систему непосредственного охлаждения., Выбор хладагента и его свойства.

Для расчётов и подбора оборудования я выбираю хладагент — Фреон R404а. Хладон 404а имеет гораздо более высокое давление в области высоких температур, чем R502.

1) Область применения.

Хладагент R 404А (Фреон, Хладон) рекомендуется применять в низко- и среднетемпературных коммерческих холодильных установках, транспортных холодильных установках, в том числе контейнерах, а также в низкотемпературном промышленном холодильном оборудовании.

2) Эксплуатационные характеристики.

В зависимости от условий эксплуатации R 404А обеспечивает повышение холодопроизводительности на 4-5 %, повышая при этом энергосбережение до 2 % и снижая на 8% температуру нагнетания компрессора, по сравнению с R-502 (последний критерий связан с удлинением срока эксплуатации компрессора).

Хотя R 404А имеет ПГП 0,94, общее эквивалентное воздействие такой холодильной системы на потепление (прямой и косвенный вклад в парниковый эффект) ниже, чем у R-502.

Хладагент R — 404a. Это близкозеотропная смесь R125/R143a/R134a с соотношением массовых долей компонентов 44/52/4. Температурный глайд менее 0,5 К. В зависимости от условий эксплуатации обеспечиваются повышение холодопроизводительности на 4…5% и снижение температуры нагнетания в компрессоре до 8% по сравнению с аналогичными характеристиками R502.

3) Технические характеристики.

• Потенциал разрушения озона (ODP) 0,000
• Потенциал глобального потепления (GWP) 3 750
• Нормальная температура кипения (Р = 0,1 МПа), ° С — 46,70
• Плотность насыщенной жидкости при 25 ° С, кг/м3 1 048
• Давление паров насыщенной жидкости при 25 ° С, кПа (абс) 1 257
• Критическая температура, ° С 72,7
• Критическое давление, Мпа 3,74
• Критическая плотность, кг/м3 485,1

3.5 Расчет и подбор основного оборудования

Расчетный (рабочий) режим холодильной установки характеризуется температурами кипения, конденсации, всасывания (пара на входе в компрессор) и переохлаждения жидкого хладагента регулирующим вентилем Значения этих параметров выбирают в зависимости от назначения холодильной установки и расчетных наружных условий.

Расчёт компрессора для камеры хранения замороженной продукции.

1. Температуру кипения в установках с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере, которая составляет: — 18 ^о С

Температура кипения находим по формуле (24):

t ₀ = t_в — (14 … 18), (24)

где

t ₀ — температура кипения, °С,

t _в — температура в камере, °С.

t ₀ = — 18 — 14 = -32 °С

2. Температура конденсации зависит от температуры и количества подаваемой воды. Температуру конденсации принимают для хладоновых холодильных машин — на 5 — 6 °С выше расчетной температуры наружного воздуха.

Температура конденсации находим по формуле (25):

t _к = t_н + (5 … 6), (25)

где

t _к — температура конденсации, °С,

t _н — температура снаружи камеры, °С.

t _к = 33 + 5 = 38

3. Температуру всасываемых паров в хладоновых машинах принимают на 12… 20 °С выше температуры кипения. Находим по формуле (26):

t _вс = t₀ + (12 … 20), (26)

где

t _вс — температура всасывания, °С.

t _вс = — 32 + 12 = -20

Рисунок 3 — диаграмма i-lg p, цикл одноступенчатой холодильной машины для камеры хранения замороженных продуктов

Таблица 10 — Параметры хладагента

Точка	t,	P, МПа	V, м 3 / кг	I, кДж / кг	X, кг / кг
1	2	3	4	5	6
1	-32	0,188	0,10287	348,97	1
1′	-20	0,188	0,12	370	П.П.
2	65	1,168	0,013	410	П.П.
2′	38	1,168	0,01096	384,32	1
3	38	1,168	0,0011	257,75	0
4	-32	0,188	0,060	260	0,54

Расчет и подбор компрессора:

1. Удельная массовая холодопроизводительность хладагента находим по формуле (26):

q ₀ = i₁ — i₄ = 348,97-260 = 88,97 кДж/кг (26)

2. Действительная масса всасываемого пара находим по формуле (27):

m _d = 84/88,97= 0,94 кг/с (27)

3. Действительная объемная подача находим по формуле (28):

V _d = 0,94*0,12 = 0,112 м³ /c (28)

4. Индикаторный коэффициент подачи находим по формуле (29):

(29)

л ₁ = (188-5)/188 — 0,05*((1688+10)/188 — (188-5)/188) = 0,57

5. Коэффициент невидимых потерь находим по формуле (30)

+26 (30)

л _w = 241/336 = 0,71

6. Коэффициент подачи компрессора находим по формуле (31):

(31)

7. Теоретическая объемная подача находим по формуле (32):

(32)

V _T = 0,112/0,404 = 0,277 м³ /с

8. Удельная объёмная холодопроизводительность в рабочих условиях находим по формуле (33):

(33)

q _v = 88,97/0,12 = 741,41 кДж/м³

9. Удельная объёмная холодопроизводительность в номинальных условиях находим по формуле (34):

q _{v н} = q_0н / v_1н (34)

q _{v н} = q_0н /v_1н = 2676,4 кДж/м³

10. Коэффициент подачи компрессора в номинальных условиях находим по формуле (35):

(35)

л _н = 0,83*0,78 =0,64

11. Номинальная холодопроизводительность находим по формуле (36):

(36)

Q _{o н} = 84*(2676,4*0,64)/(741,41*0,404) = 480,36 кВт

12. Адиабатная мощность находим по формуле (37):

(37)

N _a = 0,94 * (410 -370) = 37,6 кВт

13. Индикаторный коэффициент полезного действия находим по формуле (38):

(38)

з _j = 0,71 + 0,0025*(-32) = 0,63

14. Индикаторная мощность находим по формуле (39):

(39)

N _j = 37,6/0,63 = 59,68 кВт

15. Мощность трения находим по формуле (40):

(40)

N _TP = 0,277 *39 = 10,8 кВт

16. Эффективная мощность находим по формуле (41):

(41)

N _е = 59,68 + 10,8 = 70,48 кВт

17. Мощность на валу двигателя находим по формуле (42):

(42)

N _дв = 70,48*1,1 = 77,5 кВт

18. Холодильный коэффициент находим по формуле (43):

(43)

е _в = 84/70,48 = 1,19 кВт/кВт

19. Тепловой поток в конденсаторе находим по формуле (44):

(44)

Q _к = 0,94*(410 — 257,75) = 143,115 кВт = 143,115*1000 = 143115 Вт

Расчёт компрессора для камеры хранения охлажденной продукции.

1. Температуру кипения в установках с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере, которая составляет: 2 ^о С

Температура кипения находим по формуле (24):

t ₀ = t_в — (14 … 18), (24)

t ₀ = 2 — 14 = -12 °С

2. Температура конденсации зависит от температуры и количества подаваемой воды. Температуру конденсации принимают для хладоновых холодильных машин — на 5 — 6°С выше расчетной температуры наружного воздуха.

Температура конденсации находим по формуле (25):

t _к = t_н + (5 … 6), (25)

где

t _к — температура конденсации, °С,

t _н — температура снаружи камеры, °С.

t _к = 33 + 5 = 38 °С

3. Температуру всасываемых паров в хладоновых машинах принимают на 12… 20 °С выше температуры кипения. Находим по формуле (26):

t _вс = t₀ + (12 … 20), (26)

где

t _вс — температура всасывания, °С.

t _вс = — 12 + 12 = 0 °С

Рисунок 4 — диаграмма i-lg p, цикл одноступенчатой холодильной машины для камеры хранения охлажденного продукта

Таблица 11 — Сводная таблица для камеры хранения охлаждённого мяса птицы по рисунку 4

Точка	t,	P, МПа	V, м 3 / кг	I, кДж / кг	X, кг / кг
1	2	3	4	5	6
1	-12	0,404	361,38	1,6207	1
1′	0	0,404	370	1,68	П.П.
2	50	1,688	400	1,68	П.П.
2′	37	1,688	384,32	1,6026	1
3	37	1,688	257,75	1,1945	0
4	-12	0,404	260	1,25	0,60

Расчет и подбор компрессора:

1. Удельная массовая холодопроизводительность хладагента

q ₀ = i₁ — i₄ = 361,38 — 260 = 101,38 кДЖ/кг

2. Действительная масса всасываемого пара

m _d = 23/101,38 = 0,22 кг/с

3. Действительная объемная подача

V _d = 0,22*0,050 = 0,011 м³ /c

4. Индикаторный коэффициент подачи

л ₁ = (404-5)/404 — 0,05*((1688+10)/404 — (404-5)/404) = 0,82

5. Коэффициент невидимых потерь для прямоточных компрессоров

+26 ,

л _w = 261/326 = 0,77

6. Коэффициент подачи компрессора

л = 0,82 * 0,77 = 0,63

7. Теоретическая объемная

V _T = 0,011/0,63 = 0,017 м³ /с

8. Удельная объемная холодопроизводительность в рабочих условиях

q _v = 101,38/0,050 = 2027,6 кДж/м³

9. Удельная объемная холодопроизводительность в номинальных условиях

q _{v н} = q_0н /v_{1н ,}

q _{v н} = q_0н /v_1н = 2676,4 кДж/м³

10. Коэффициент подачи компрессора в номинальных условиях

11. Номинальная холодопроизводительность

Q _{o н} = 23(2676,4*0,64)/(2027,6*0,63) = 30,84 кВт

12. Адиабатная мощность

N _a = 0,22 * (400 — 370) = 6,6 кВт

13. Индикаторный коэффициент полезного действия

з _j = 0,77 + 0,0025*(-12) = 0,74

14. Индикаторная мощность

N _j = 6,6/0,74 = 8,91 кВт

15. Мощность трения

N _TP = 0,017*39 = 0,663 кВт

16. Эффективная мощность

N _е = 8,91 + 0,663 = 9,57 кВт

17. Мощность на валу двигателя

18. Эффективная удельная холодопроизводительность или холодильный коэффициент

е _в = 23/9,57 = 2,40 кВт

19. Тепловой поток в конденсаторе

Q _к = 0,22*(400 — 257,75) = 31,295 кВт = 31,295*1000 = 31295 Вт

Расчётная таблица номинальных параметров для подбора компрессоров

Температура кипения

t ₀ = — 15°С

Температура конденсации

t _к = 30°С

Температура всасывания

t _вс = 15°С

Таблица 12 — Сводная таблица для расчёта номинальной холодопроизводительности

Точки	P,МПа	t,°С	U	I	X
1	2	3	4	5	6
1	0,363	-15	0,055	360	1
1′	0,363	15	0,068	380	П.П.
2	1,410	62	0,012	391	П.П.
2′	1,410	30	0,013	380	1
3	1,410	30	1,04	246	0
4	0,363	-15	0,84	246	П.Ж.

Компрессоры холодильных машин предназначены для сжатия хладагента (от давления кипения до давления конденсации) и его циркуляции.

Подбор компрессора для камеры хранения замороженного мяса птицы.

фирмы Bitzer.

Наиболее часто используемым типом компрессоров Bitzer являются винтовые агрегаты. Они позволяют вырабатывать большое количество сжатого воздуха. Отличительные характеристики машин данного типа — устойчивый к механическим воздействиям корпус, большой эксплуатационный ресурс, компактные размеры, высокая частота вращения. С таким оборудованием можно обеспечить работу в режиме нон-стоп.

Минимальный уровень шума практически при полном отсутствии вибраций обуславливает комфортную эксплуатацию. Экономичная компрессорная техника широко используется в промышленных холодильных установках. За счет высокой эффективности и относительно небольшой стоимости она востребована в наукоемких и технологичных машиностроительных отраслях.

Безотказность винтовых компрессоров Bitzer во многом обеспечивается наличием устройств защиты привода. К числу таковых можно отнести механизм контроля температуры обмоток и направления вращения. Для предотвращения работы малыми циклами предусмотрен механизм задержки повторного запуска.

Преимущества винтовых компрессоров Bitzer :

• высокий КПД привода в течение всего эксплуатационного периода;

· простота конструкции;

• легкая регулировка производительности;
• защита от перегрева сжатого пара;
• встроенный обратный клапан;
• фильтр тонкой очистки масла;
• возможность функционирования с различными хладагентами;
• износостойкие надежные подшипниковые узлы;
• электронное реле протока масла;

— удобство монтажа.

Технические характеристики холодильного компрессора HSK8571-140 приведены в таблице 13

Таблица 13 — Характеристика поршневого компрессора для камеры хранения замороженного мяса птицы

Значение	Характеристики
Холодопроизводительность	258 кВт
Описанный объем	410 m3/h
Мощность электродвигателя	50 кВт
Частота вращения	16с-1
Температура кипения	-20…-10єС
Максимальная температура конденсации	45єС
Габаритные размеры ДхШхВ	1257 х 585 х647
Вес	580 kg

Подбор компрессора для камеры хранения охлаждённого мяса птицы.

Исходя из расчётов, выбираю винтовой компрессор HSK 5363-40 фирмы Bitzer. Так, как они обеспечивают беспрерывную работу, отвечают требованиям производительности, просты в установке, автоматизированы, не занимают много места.

Технические характеристики холодильного компрессора HSK 5363-40 приведены в таблице 16

Таблица 16 — Характеристики подобранного компрессора для камеры хранения охлаждённого мяса птицы

Значение	Характеристики
Холодопроизводительность	77,7 кВт
Описанный объем	118 mі/h
Мощность электродвигателя	31,6 кВт
Частота вращения	16с-1
Температура кипения	-35…-10єС
Максимальная температура конденсации	45єС
Габаритные размеры ДхШхВ	765х439х370
Вес	183 kg

Расчет и подбор конденсатора

Конденсатор — это теплообменный аппарат, в котором охлаждаются и конденсируются пары хладагента в результате отдачи теплоты теплоносителю — охлаждающей воде или воздуху.

Расчёт и подбор конденсатора для камеры хранения замороженного мяса птицы.

Находим площадь теплопередающей поверхности по формуле (45):

(45)

где

• тепловой поток, Вт;

k — коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м ² *К);

• средний логарифмический температурный напор между хладагентом и теплоносителем.

F = 143115/25*12 = 478 м ²

Выбираю конденсатор с воздушным охлаждением ACS803B потому, что оборудование этой фирмы Alfa — Laval зарекомендовало себя, как надёжный агрегат в промышленной эксплуатации. Оптимальные соотношения цены и качества.

Технические характеристики воздушного конденсатора ACS802C приведены в таблице 14

Таблица 14 — Характеристика конденсатора

Конденсатор	ACS803B
Площадь наружной поверхности теплообмена, м2	478
Произв. вентиляторов (м3/ч)	59400
Габариты, мм	4407х1495х1406
Вес, кг	475

Расчёт и подбор конденсатора для камеры хранения охлаждённого мяса птицы.

Площадь теплопередающей поверхности находим по формуле (45):

(45)

F = 31295/525*12 = 104,31 м ²

Выбираю конденсатор с воздушным охлаждением AGS 501B потому, что оборудование этой фирмы Alfa — Laval зарекомендовало себя, как качественное и непревзойденное устройство в промышленной эксплуатации. Оптимальные соотношения качества и цены.

Технические характеристики воздушного конденсатора AGS 501B приведены в таблице 15

Таблица 15 — Характеристика конденсатора

Конденсатор