Пояснительная записка. Российской Федерации

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет ТС в АПК

Кафедра ТВГС

Расчет и выбор холодильного оборудования для охлаждения помещений

Курсовая работа

Пояснительная записка

ТВГС.РВХО.00.000.ПЗ

Студент Хисматуллина Н.Ю.

Группа 443

Преподаватель Усков В.М.

Челябинск

Задание на курсовую работу для студентов IV курса факультета ТС в АПК специализации МП по дисциплине “Холодильное и вентиляционное оборудование”.

1. Общие данные

Студент Хисматуллина Н.Ю. Город Казань

Наименование помещения фруктохранилище

Стена кирпич, толщина 520мм., ТПИ Потолок ж/б плита, толщина-200 мм, ТГИ

Пол бетонный, толщина-250мм, ТГИ

Вид продукции яблоки поздних сортов

Размеры помещения: длина 48м., ширина 24м., высота 6м..

2. Расчетная часть

Введение

2.1. Расчет теплопритоков в охлаждаемое помещение и определение тепловой нагрузки для подбора камерного оборудования.

2.2. Индивидуальное задание

Рассчитать воздухоохладитель

2.3. ТБ при обслуживании камерного оборудования

3. Графическая часть

План охлаждаемого помещения и план машинного зала с размещением оборудования (формат А1).

Задание выдал ________________

Задание принял 15.09.05._________

Введение

Трудно назвать такую отрасль сельскохозяйственного производства, в которой бы не применялось искусственное охлаждение. Искусственный холод также нашел большое применение на предприятиях химической и нефтехимической, металлургической и других отраслей промышленности.

Охлаждением называется процесс отвода теплоты или отдачи работы, который сопровождается понижением температуры и протекает с участием не менее двух тел: охлаждаемого и охлаждающего. В холодильной технике различают естественное и искусственное охлаждение

Естественное охлаждение осуществляется вследствие самопроизвольной передачи теплоты окружающей среде (атмосферному воздуху, воде естественных водоемов, грунту), имеющей более низкую температуру, чем охлаждаемое тело.

Искусственное охлаждение входит как необходимое звено в большое количество процессов технологии разных отраслей промышленности. Оно имеет большое значение для обеспечения длительного хранения пищевых продуктов, создания искусственного микроклимата в закрытых помещениях (кондиционирование).

В основе применения холода для различных производственных целей лежит то, что многие физические, химические, биологические процессы протекают при низких температурах, существенно отличаюсь от того, как они выполняются при обычных условиях. Как правило, все эти процессы при низких температурах замедляются, а некоторые из них (например, жизнедеятельность отдельных видов бактерий) прекращается.

Основной способ искусственного охлаждения – это машинное охлаждение. Промышленные холодильные машины подразделяются на три группы: компрессорные, теплоиспользующие и термоэлектрические. Для переноса теплоты в машинах используются рабочие вещества, которые также называются холодильными агентами. Холод к объекту охлаждения обычно передается с помощью промежуточного теплоносителя (воздуха, воды, рассола и др.).

1. Определение расчетной тепловой нагрузки для подбора камерного оборудования

Для поддержания заданной температуры в охлаждаемом помещении необходимо, чтобы все теплопритоки отводились камерным оборудованием – батареями и воздухоохладителями (рис. 1).

Схема теплопритоков в охлаждаемое помещение

t_н, j_н

Рис. 1.

При определении этой нагрузки учитывают следующие теплопритоки: через ограждающие конструкции помещения Q₁; от продуктов (грузов) или материалов при их холодильной обработке (охлаждении, замораживании, домораживании) Q₂; с наружным воздухом при вентиляции помещений Q₃; от различных источников при эксплуатации камер Q₄; от фруктов и овощей в процессе "дыхания", необходимом для жизнедеятельности клеток Q₅.
Нагрузку на камерное оборудование определяют как сумму всех теплопритоков в данную камеру, так как камерное оборудование должно обеспечивать отвод теплоты при самых неблагоприятных условиях

(1)

2. Теплопритоки через ограждающие конструкции

Теплопритоки через ограждающие конструкции Q₁ определяют как сумму теплопритоков (через стены, перегородки, перекрытия или покрытия, через полы, заглубленные стены подвальных помещений), вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения Q_1т, а также теплопритоков в результате воздействия солнечной радиации Q_1с через покрытия и наружные стены

(2)

Теплопритоки через стены, перегородки, перекрытия или покрытия Q_1т, кВт рассчитывает по формуле

(3)

где - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определенный при расчете толщины изоляционного по формуле

(4)

где F – расчетная площадь поверхности охлаждения, м²;

Q – расчетная разность температур (температурный напор), °С;

t_н – расчетная температура воздуха с наружной стороны ограждения, °С;

t_в – расчетная температура воздуха внутри помещения, °С;

d_изол – толщина изоляционного слоя, м;

l_изол – коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, Вт/(м²К).

При расчете поверхности стен и перегородок длину наружных стен не угловатых помещений определяют как расстояние между осями внутренних стен; угловатых помещений – как расстояние между внутренней поверхностью наружных стен до оси внутренних

Таблица 2.1 Теплоизоляционные конструкции ограждений

Конструкция ограждения	Материал слоя	d, м	l, Вт/(м×К)
Наружная стена	1. Кирпичная кладка	0,52	0,81
2. Цементная штукатурка	0,02	0,93
3. Два слоя гидроизола на битумной мастике	0,004	0,3
4. Пенополистирол ПСБ-С (2 слоя)	0,05	0,05
5. Металлическая сетка	0,002
5. Штукатурка (цементная)	0,02	0,93
Пол на грунте	1. Мозаичные бетонные плиты	0,1	1,51
2. Бетонная подготовка	0,05	1,51
3. Слой пергамина	0,01	0,15
4. Пенополистирол ПСБ-С	0,05	0,05
5. Цементный раствор	0,025	0,93
6. Песок	0,03	0,58
Потолок	1. Железобетонная плита	0,2	2,04
2. Цементная штукатурка	0,02	0,93
3. Два слоя гидроизола на битумной мастике	0,004	0,3
4. Пенополистирол ПСБ-С	0,05	0,05
5. Минеральная вата на битумном связующем	0,075	0,07
6. Бетонная подготовка	0,02	1,86
7. Рубероид на битуме (4 слоя)	0,006	0,16
8. Штукатурка	0,02	0,93

Примем, что a_н = 8 Вт/(м²×К) и a_в = 6 Вт/(м²×К) с учетом данных табл. 2.1 получим

,

,

,

кВт

кВт

Пол расположен на грунте и не имеет обогревательных устройств, следовательно, теплоприток через него определяем суммированием теплопотерь через условные зоны шириной 2м. (рис. 2.) по формуле:

Q_1т = S k_усл × F × (t_н - t_в)×m × 10^-3, (5)

где k_усл – условный коэффициент теплопередачи соответствующей зоны пола, Вт(м²×К);

для 1 зоны k_усл = 0,47 Вт/(м²×К);

для 2 зоны k_усл = 0,23 Вт/(м²×К);

для 3 зоны k_усл = 0,12 Вт/(м²×К);

для 4 зоны k_усл = 0,07 Вт/(м²×К);

F – площадь соответствующей зоны пола, м²;

m – коэффициент, характеризующий относительное возрастание

термического сопротивления пола при наличие изоляции

(6)

где d - толщина отдельных слоев конструкции пола, м;

l - коэффициенты теплопроводности материалов, составляющих конструкцию пола, Вт/(м×К).

Рисунок 2. - Разбивка площади полов на уловные зоны

Площадь первой зоны: F₁ = 48 × 2 ×2 + 24 × 2 × 2 = 288 м²

Площадь второй зоны: F₂ = 44 × 2 ×2 + 20 × 2 × 2 = 256 м²

Площадь третей зоны: F₃ = 40 × 2 ×2 + 16 × 2 × 2 = 224 м²

Площадь четвёртой зоны: F₄ = 38 × 2 ×2 + 14 × 2 × 2 = 208 м²

Определим теплопотери первой зоны пола:

кВт

Теплопотери второй зоны пола:

кВт

Теплопотери третьей зоны пола:

кВт

Теплопотери четвёртой зоны пола:

кВт

Теплоприток через пол:

кВт

Теплоприток от солнечной радиации через наружные стены и покрытия холодильников Q_1c (кВт) определяют по формуле:

Q_1с = k_D × F × Dt_c × 10^-3, (7)

где k_D – действительный коэффициент теплопередачи ограждения,

Вт/(м²×К);

F – площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, м²;

Dt_c – избыточная разность температур, характеризующая

действие солнечной радиации в летнее время, °С.

кВт

кВт

3. Теплопритоки от грузов при холодильной обработке

При холодильной обработке продуктов (охлаждении, замораживании и домораживании) каждый килограмм продукта выделяет теплоту в количестве q = Di кДж/кг. Кроме того, если происходит холодильная обработка продуктов в таре, то необходимо добавить теплоту, выделяющуюся при охлаждении. В общем случае Q₂ определяется по формуле:

(5)

где – теплоприток от продукта, кВт;

– теплоприток от тары, кВт.

- теплоприток при «дыхании» фруктов, кВт

Теплоприток (кВт) при охлаждении в камерах хранения определяют по формуле:

(6)

где М_пр – суточное поступление продуктов, т/сут;

i – разность удельных энтальпий продуктов, соответствующих начальной и конечной температурам продукта (кДж/кг);

При этом предполагаем, что продукты поступают в камеру равномерно в течении суток, а продукт за 24 часа успевает охладиться до температуры в камере.

Теплоприток от тары (кВт)

(7)

где М_т – суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, т/сут;

с_т – удельная теплоемкость тары, кДж/(кгК);

t₁ и t₂ – начальная и конечная температуры тары (принимается равным начальной и конечной температурам продукта), °С.

Т.к. в данном курсовом проекте производится расчет холодильного оборудования для хранения яблок поздних сортов:

W=0.5∙48∙24=576 т

M_пр=0,1 W = 57,6 т/сут.

М_т=0,2 М_пр=11,52 т/сут.

кВт

Q_2т=(11,52*2,3*(30-3)*10³)/24*3600=8,28 кВт

Теплоприток от «дыхания» фруктов: (кВт)

B_k – вместительность камеры, т

q_n,q -тепловыделения плодов при температуре поступления и хранения

кВт

Теплоприток Q₂:

Q₂ = 52,66+8,28+463,795=524,735 кВт

6. Эксплуатационные теплопритоки

Эти теплопритоки возникают вследствие освещения камер, пребывания в них людей, работы электродвигателей и открытия дверей. Теплопритоки определяют от каждого источника тепловыделений отдельно.

Теплоприток от освещения q₁ (кВт) рассчитывают по формуле:

q₁ = A × F × 10^-3, (11)

где А – теплота, выделяемая источниками освещения в единицу времени на 1м² площади пола, Вт/м²;

F – площадь камеры, м².

С учетом коэффициента одновременности включения можно принимать для складских помещений (камер хранения) А = 2,3 Вт/м², для камер холодильной обработки, экспедиции, загрузочно – разгрузочной А = 4,7 Вт/м².

q₁ = 2,3 × (48 ×24) × 10^-3 = 2,649 кВт.

Теплоприток от пребывания людей q₂ (кВт):

q₂ = 0,35 × n, (12)

где 0,35 – тепловыделение одного человека при тяжелой физической работе, кВт;

n – число людей, работающих в данном помещении.

Число людей, работающих в помещении, принимают в зависимости от площади камеры: при площади камеры до 200 м² – 2 – 3 человека; при площади камеры больше 200 м² – 3 – 4 человека. Площадь нашей камеры 216 м², следовательно, работает 4 человека.

q₂ = 0,35 × 4= 1,4 кВт

Теплоприток от работающих двигателей q₃ (кВт) при расположении электродвигателей в охлаждаемом помещении определяем по формуле:

q₃ = N_Э, (13)

где N_Э – суммарная мощность электродвигателей, кВт.

В предварительных расчетах мощность устанавливаемых электродвигателей (в кВт) можно принять ориентировочно: камеры охлаждения - 2…4 кВт.

Чем больше камера, тем больше мощность установленных электродвигателей.

В нашем случае принимаем

q₃ = 4 кВт

Теплоприток при открывании дверей q₄ (кВт) рассчитывают по формуле

q₄ = k × F × 10^-3, (14)

где k – удельный приток теплоты от открывания дверей, Вт/м²;

F – площадь камеры, м².

q₄ = 4 × 1152 × 10^-3 = 4,608 кВт

Эксплуатационные теплопритоки определяются как сумма теплопритоков (кВт) отдельных видов:

Q_4ОБ = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ = 2,649+1,4+4+4,608=12,657 кВт

Все значения представлены в таблице 5.1

Таблица 5.1 – Результаты измерений

FК м^2	A Вт/м^2	q1 кВт	n чел.	q2 кВт	q3 кВт	K Вт/м^2	q4 кВт	Q4ОБ кВт
	2,3	2,649		1,4			4,608	12,657

Q_ОБ = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅

Q_ОБ =23,006+524,735+12,657+5,424=565,822 кВт

7. Определение нагрузки для подбора компрессора

Компрессор (или несколько параллельно включенных компрессоров) подбирают на группу камер, имеющих примерно одинаковые температуры. Не исключается и возможность использования одного компрессора, но это требует применения специальных приборов и должно быть оправдано экономически.

Нагрузка на компрессор Q_КМ складывается из всех видов теплопритоков, однако в ряде случаев их можно учитывать не полностью, а частично, в зависимости от типа и назначения холодильника.

При охлаждении одной или двух камер вся теплота, отведенная камерным оборудованием, ложится на компрессор. Поэтому при проектировании холодильников с децентрализованным холодоснабжением и установок для предприятий торговли и общественного питания принимают Q_КМ = Q_ОБ

Q_КМ = Q_ОБ = 565,822 кВт

Расчетная холодопроизводительность для подбора компрессора определяем по формуле:

Q_ОТ = k × Q_КМ (15)

где k – коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах

холодильной установки, при t = °C k =.

Q_ОТ = ×565,822 = кВт

По данным Q_ОТ подбираем компрессор марка, у которого теор. объемная производительность л/с, потребляемая мощность кВт.

9. Техника безопасности при обслуживании камерного оборудования

Основной задачей эксплуатации холодильной установки является обеспечение безопасной и надежной работы оборудования для установления и поддержания заданного температурного и влажностного режимов в охлаждаемых объектах при минимальной себестоимости вырабатываемого искусственного холода. Таким образом, правильная организация эксплуатации холодильной установки должна обеспечить:

- безопасность как для персонала, обслуживающего установку, так и для людей, работающих в охлаждаемых объектах;

- надежность работы оборудования для бесперебойного производства и транспортировки искусственного холода;

- своевременность установления и надежность поддержания технологических условий, необходимых для термической обработки продукции искусственным холодом в охлаждаемых объектах;

- долговечность работы эксплуатируемого оборудования установки, которая характеризуется минимальными затратами на его ремонт;

- экономичность работы оборудования, определяемую минимальными затратами электроэнергии, рабочей силы, воды и эксплуатационных материалов на 1000 ккал вырабатываемого холода.

Основными условиями, способствующими решению задач правильной эксплуатации холодильной установки, являются: высокое качество проекта, которым обусловлен выбор соответствующего оборудования и безопасная схема включения, а также наличие автоматики контроля, управления, регулирования, сигнализации и защиты; обеспеченность установки контрольно-измерительными приборами; наличие в достаточном количестве запасных частей и ремонтных приспособлений, инструмента и эксплуатационных материалов. Однако важнейшим условием, обеспечивающим нормальную эксплуатацию холодильной установки, является наличие хорошо подготовленного обслуживающего персонала, способного управлять современными автоматизированными холодильными установками.

Организация безопасной, надежной и экономичной работы холодильной установки, а также права и обязанности обслуживающего персонала обычно регламентированы соответствующими инструкциями.

В компрессорном цехе (машинном отделении) должны иметься разработанные применительно к данной холодильной установке и усвоенные персоналом следующие инструкции:

1. Права, обязанности и ответственность механика, машиниста, помощника машиниста, механика по автоматике, электрика и др.

2. Производственные инструкции по обслуживанию всей установки в целом, а также отдельных ее агрегатов и элементов, которые должны содержать:

а) краткое описание агрегата или элемента установки и схему его присоединения к магистральным трубопроводам;

б) порядок его обслуживания при автоматизированном и ручном управлении как при нормальной работе, так и при отклонениях от нормального режима;

в) последовательность выполнения операций при пуске и остановке;

г) меры безопасности при обслуживании и ремонте;

е) порядок ремонтов, осмотров и проверок оборудования.

Обслуживание компрессора.

В понятие обслуживание компрессора включается выполнение следующих операций:

1. поддержание оптимального режима работы компрессора;

2. наблюдение за работой смазочных устройств и уход за механизмом движения;

3. выполнение технического ухода за компрессором.

При ручном управлении обслуживающий персонал ведет наблюдение за показаниями контрольно-измерительных приборов, установленных на компрессоре. Обнаружив отклонения параметров от оптимальных значений, обслуживающий персонал должен установить причины этих отклонений и принять меры к их устранению.

На компрессорах и насосах, работающих в автоматическом режиме, должны быть на видном месте вывешены таблички: “Осторожно! Пускается автоматически”.

Основные неполадки, которые могут наблюдаться при работе компрессора:

1. Повышенный нагрев трущихся деталей в местах сопряжений и уплотнений (подшипников, крейцкопфа, цилиндра, сальника и др.). При ручном обслуживании контроль за степенью нагрева трущихся частей производится в доступных местах на ощупь. Считается что допустимый нагрев трущихся частей примерно на 20°С выше температуры воздуха в компрессорном помещении. При нормальном режиме смазки рука может нормально выдерживать температуру поверхности подшипника.

Основными причинами повышенного нагрева трущихся частей являются:

а) неисправность масляного насоса, загрязнение масляных фильтров, засорение маслопроводов до фильтров, нарушение герметичности масляной системы, пониженный уровень масла в картере;

б) применение масла с несоответствующими свойствами (например, с недостаточной вязкостью), а также загрязнение масла;

в) неправильная сборка сопрягаемых деталей, например сильная затяжка или ослабление подшипника;

г) высокая температура воздуха в компрессорном помещении;

2. Появление стуков в сопрягаемых частях.

Основные причины появления стуков:

а) увеличение зазоров между сопрягаемыми трущимися деталями;

б) поломка деталей, чаще всего пластинок клапанов и поршневых колец;

в) недостаточное линейное мертвое пространство, вследствие чего поршень ударяется в крышку цилиндра или в ложную крышку;

3. Нарушение герметичности клапанов. В этом случае повышенная температура перегрева пара, выходящего из компрессора.

4. Поломка клапанов.

5. Неплотность соединений и уплотнений. Наличие неплотностей приводит к потере рабочего тела, а на установках с токсичным и взрывоопасным рабочим телом (например, на аммиачных установках) создает серьезную опасность отравления и взрыва.

6. Для экстренного отключения электропитания всего оборудования, помимо автоматического, должно предусматривать ручное отклонение установки. Кнопки (устройства) аварийного отключения должны быть смонтированы снаружи машинного (аппаратного) отделения – по одной у рабочего входа и запасного выхода. Одновременно с остановкой холодильной установки аварийные кнопки (устройства) должны включать в работу аварийную и общеобменную вентиляции, а также звуковую и световую сигнализации.

Физические свойства фриона – 12: это тяжелый бесцветный газ с очень слабым запахом, один из наименее вредных для организма человека. Хорошо растворяется в масле, вода в нем почти не растворяется. Фрион не горюч, не воспламеняется и не взрывается, но при температуре больше 400⁰С разлагается. При отсутствии влаги абсолютно нейтрален.

Холодильный агент	Химическая формула	Молекулярная масса	Нормальная температура кипения, °С	Критическая температура °С	Критическое давление, МПа	Температура замерзания, °С
Фрион-12	CF2Cl2	120.92	-30.1	-111.5		- 155

7. Холодильные установки должны быть укомплектованы передвижными отсасывающими устройствами.

8. Необходимо систематически удалять лед, образующийся в зимнее время на оросительных конденсаторах и градирнях, на площадках и лестницах для их обслуживания.

После ликвидации аварии все участники, работающие в загазованной зоне, должны пройти медицинский осмотр.

На предприятии должны быть организованы учеба и тренировки обслуживающего персонала и специалистов холодильной установки.

Насос должен быть немедленно остановлен, если:

- появились утечки аммиака через неплотности агрегата;

- обнаружены неисправности манометров, обратных клапанов, средств автоматики.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Определение тепловой нагрузки для подбора

Камерного оборудования

3.Теплопритоки через ограждающие конструкции

5. Теплопритоки от грузов при холодильной обработке

6. Эксплутационные теплопритоки

7. Определение нагрузки для подбора компрессора

8. Расчет испарительной батареи

9.Техника безопасности при обслуживании камерного оборудования

10. Заключение

11. Список литературы

Заключение

В данном курсовом проекте мы рассчитали теплопритоки в охлаждаемое помещение, теплообменные аппараты и определили тепловую нагрузку для подбора камерного оборудования и компрессоров.

Был выбран компрессор марки 2ФВБС-6, у которого теор. объемная производительность 8,6л/с, потребляемая мощность 3,7 кВт.

По индивидуальному заданию были рассчитаны и подобраны испарительные батареи средние в количестве 8 штук.

ЛИТЕРАТУРА

1. Методические указания к выполнению курсовой работы “Расчет и выбор холодильного оборудования для охлаждаемых помещений” Кельдышев В.А., ЧГАУ, 1999.

2. Холодильные машины, Тимофеевский Л.С., С-Пб.: “Полтитехника”, 1997.

3. Холодильные установки, Курылев Е.С., С-Пб.: “Машиностроение”, 1970.

Дата добавления: 2015-12-07