Расчет холодопроизводительности

Компрессором называется машина для сжатия газов со степенью повышения давления 1,1. В паровой компрессионной машине компрессор является наиболее сложным элементом, с помощью которого отсасывается пар холодильного агента из испарителя, производится сжатие его и нагнетание в конденсатор. Отсасывая пар холодильного агента из испарителя, он поддерживает требуемое давление в испарителе и тем самым требуемую температуру кипения холодильного агента. При сжатии увеличивается внутренняя энергия холодильного агента, повышается его температура. Это обеспечивает передачу энергии в конденсаторе в окружающую среду.

Различают рабочую и стандартную холодопроизводительность.

Рабочую холодопроизводительность получают при конкретных условиях работы, т.е. при заданном температурном режиме. Фактическая холодопроизводительность машины с учетом внешних потерь должна быть не выше той, которая необходима для испарителя. Существует понятие холодопроизводительность машины нетто и брутто с учетом притока тепла в испарителе, трубопроводах, других элементах машины и т.д.

В справочных данных приводится холодопроизводительность стандартная, т.е. для стандартных режимов работы машины. Расчет параметров холодильной машины всегда производится для рабочих условий. Поэтому для подбора компрессора возникает необходимость перевода рабочей холодопроизводительности в стандартную и по ней в справочной литературе ведется подбор необходимого компрессора.

Рабочая холодопроизводительность нетто компрессора определяем по формуле:

, кВт (2.10)

где Q_О – суммарный теплоприток, кВт;

Т – время нахождения на участке с учетом стоянок, ч.

Таблица 2.3

Расчет холодопроизводительности нетто на расчетных участках

Наименование участков	Q0, кВт	Т, час	Q0^нетто, кВт/час
Баку- Самур	73,894		6,16
Самур-Олейниково	240,075		6,16
Олейниково-Трубная	233,187		6,3
Трубная- Дуплятка	167,763		6,21
Дуплятка-Песковатка	116,049		5,80
Песковатка-Пост 315	63,826		5,80
Пост 315- Москва	150,863		5,80

На рисунке 2.2 покажем теплопритоки, и выберем участок с максимальной холодопроизводительностью за час на данном маршруте перевозки. Наиболее интенсивный теплоприток на участке Олейниково – Трубная Q_O^нетто=6,3кВт.

Рабочую холодопроизводительность брутто компрессора определим по формуле:

, (2.11)

где – коэффициент, учитывающий потери в аппаратах коммуникациях, удаление снеговой шубы с поверхности воздухоохладителя и др. (Принимаем равным 0,15).

Получим: Вт/час=7,245кВт/час.

Полученная холодопроизводительность пересчитывается в стандартную по формуле:

(2.12)

где – объемная холодопроизводительность хладагента для стандартных и рабочих условий соответственно, кДж/м3;

– коэффициент подачи хладагента для номинальных и рабочих условий соответственно.

Стандартные условия:

t_{кипения}=-15⁰C;

t_{конденсации}=+30⁰C;

t_{переохлаждения}=+25⁰С.

Таким образом, можно принять следующие значения коэффициентов подачи и объемных холодопроизводительностей:

и .

Рабочие условия:

t₀=-9⁰C;

t_K=+39⁰C;

Тогда и .

Получили, что стандартная холодопроизводительность компрессора составит: .

В данном случае подходит компрессор типа ФУ с холодопроизводительностью 10,5кВт. Основные параметры компрессора ФУ:

- число оборотов вала в минуту – 960;

- холодопроизводительность – 10,5кВт;

- потребляемая мощность – 3,4кВт;

- вес – 90кг.

Расчет испарителя сводится к определению поверхности теплопередачи в м²:

, (2.13)

где К_и – коэффициент теплопередачи стен испарителя, 25Вт/м²К;

– разность температур между хладагентом и камерой, в которой находится испаритель, 9⁰С.

Получили: .

Расчет конденсаторов сводится к их теплопередающей поверхности, по величине которой конструируют их или подбирают стандартные.

Поверхность теплопередачи определяется по формуле:

, (2.14)

где Q_к – тепловая нагрузка на конденсатор, кВт;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/м²К;

– средняя разность температур между хладагентом и окружающей средой;

q_к – удельная тепловая нагрузка конденсатора, Вт/м².

Тепловая нагрузка конденсатора складывается из рабочей холодопроизводительности брутто компрессора и потребной мощности компрессора:

Q_к=Q_брутто+N (2.15)

где N – потребляемая мощность электродвигателя.

Примем, что в рассчитываемом рефрижераторном подвижном составе применяются воздушные конденсаторы, т.к. они не расходуют воды, не подвергаются коррозии и не замерзают. Тогда по рекомендации Теретерова М.Н. в расчетах значение К принимается для воздушных конденсаторов 30-35Вт/м²К при =8-10⁰С.

Получим: ,где Q_К=7,245+3,4=10,645кВт.

Для моего вагона необходим компрессор типа ФУ с холодопроизводительностью 10,5кВт; конденсатор с тепловой нагрузкой 10,645кВт и поверхностью теплопередачи 35,84м²; и испаритель с поверхностью теплопередачи 32,2м².

Обычно тепловой расчет вагона делают на два режима перевозки для перевозки мороженых грузов и для перевозки неохлажденных плодоовощей. Перевозимый груз – овощи свежие, перевозятся в АРВ с температурой в грузовом помещении +3⁰С.

1. Холодоприток, поступающий в вагон за счет разницы с наружной температурой, Q₁:

(2.16)

где К_н, F_н – соответственно коэффициент теплопередачи и поверхность части наружного охлаждения;

t_н, t_в – температура наружного воздуха, воздуха в грузовом помещении и в машинном отделении;

Т – длительность пребывания на участке.

По табличным данным:

К_н=0,35;

F_н=57,8+107,5+10,3+59,5=235,1м² (крыша, боковые стены, торцевая стена, пол);

;

Тогда -для участка Баку-Самур.

2. Холодоприток в грузовое помещение от воздействия солнечной радиации, Q₂ не считаем.

3. Холодоприток через неплотности в дверях, люках и т.д., Q₃:

Принимаем (по рекомендации Демьянкова).

Тогда .

4. Холодоприток от воздуха с улицы при вентилировании вагона, , не считаем, т.к. вентиляцию осуществлять не будем.

5. Теплоприток от работающих двигателей вентиляторов, :

, (2.17)

где N – мощность электродвигателя вентилятора (Nв=1,25кВт);

n – число электродвигателей (4шт.);

– КПД электродвигателей ( =0,9);

– продолжительность работы электродвигателя (принимаем =8 часов в сутки);

– время следования на участке.

Получим, для участка Баку-Самур: .

6. Биологическое тепло от груза, Q₆:

, (2.18)

где Q_гр – вес груза;

- энергия, выделяемая грузом в результате жизнедеятельности.

Для участка Баку-Самур: .

В нашем случае при перевозке свежих овощей не учитывается Q₂ и Q₄.

Общий холодоприток тогда равен (для Баку-Самур):

Q_общ=Q₁+Q₃+Q₅+Q₆, кВт (2.19)

Q_общ=22,68 + 2,268+18-5=37,948кВт.

Таблица 2.4

Расчет холодопритоков нетто на расчетных участках

Наименование участков	Q0, кВт	Т, час	Q0^нетто, кВт/час
Баку- Самур	37,948		3,162
Самур-Олейниково	155,571		3,989
Олейниково-Трубная	147,593		3,989
Трубная- Дуплятка	107,703		3,989
Дуплятка-Песковатка	79,78		3,989
Песковатка-Пост 315	43,879		3,989
Пост 315- Москва	103,714		3,989

Необходимая мощность электропечей определяется по формуле:

, (2.16)

где – КПД электродвигателя (0,83).

Тогда кВт/ч.

Для погашения этих холодопритоков в грузовом помещении достаточно, чтобы работала электропечь мощностью 2кВт/ч, которая будет отапливать вагон до необходимой температуры транспортировки свежих овощей +3⁰С.

Дата добавления: 2015-08-13