Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ Кафедра  теплахладотехники                                Контрольная работа №1 по холодильной  технике студента 4 курса группы ТРХЗС – 081 Ловцевич Олеси Казимировны Шифр 080087 211802 Витебская  область Глубокский район д. Озерцы ул. Полевая д.18 Ловцевич О.К. Могилев 2010

1.1          
. Задание

Рассчитать теплопритоки в заданную камеру производственного холодильника и подобрать холодильной оборудование.
1.2          
. Исходные данные

Рассчитывается камера одноэтажного холодильника, строительная высота которого =6 м. покрытие холодильника – плоская кровля.

План холодильника с его ориентацией по сторонам света приведен на рисунке 1 методических указаний.

Применяется централизованное хладоснабжение от компрессорного цеха с непосредственной системой охлаждения камеры. В качестве холодильного агента используется аммиак ( R717).

Рассчитывается камера холодильной обработки пищевого продукта.

Циркуляция воздуха в камерах с батарейной системой охлаждения –естественная.

Температура воздуха в машинном отделении и в технологическом цехе принимаются  равной 18˚С.  Коридор  относится к категории неотапливаемых и неохлаждаемых помещений.
2. Содержание контрольной работы и порядок ее выполнения

1. Определить емкость расчетной холодильной камеры.

2. Произвести расчет теплопритоков в камеру.

3. Определить тепловые нагрузки на компрессор и на камерное оборудование.

4. Определить расчетный режим работы холодильной установки.

5. Рассчитать и подобрать компрессор.

          6. Рассчитать и подобрать конденсатор.

7. Рассчитать и подобрать камерное оборудование.
2.1. Определение емкости  расчетной холодильной камеры

Под емкостью камеры понимают максимально возможное количество одновременно хранящихся в ней грузов.

По известным строительным размерам камеры, виду поступающего в камеру продукта, виду упаковки и способу его укладки можно определить емкость расчетной холодильной камеры  т:
 ,            (1)
где  - строительная площадь камеры, ;

 - норма загрузки единицы грузового объема камеры грузом, т/ ;

 – грузовая высота штабеля, м;

 - коэффициент использования строительной площади камеры.
Согласно приложению А числовые значения величин равны: - 0,530 т/ ,    – 1,325 м.  Коэффициент использования строительной площади камеры , поскольку камера площадью до 100, принимаем равной 0,7.

Т.к. значение величины  в приложении А представлено для упакованного груза (брутто), то значение емкости камеры рассчитанное по формуле 1, получено с учетом массы упаковочного материала.
2.2             
. Тепловой расчет камеры

Тепловой расчет заключается в определении суммы теплопритоков, поступающих в холодильную камеру, что необходимо для определения потребной мощности (холодопроизводительности) холодильной установки.

В холодильную камеру в единицу времени проникает следующее количество теплоты Q, Вт:

                        ,                               (2)

где   – теплоприток, поступающий через ограждающие   конструкции камеры вследствие наличия разности температур, Вт;

       - теплоприток от груза при его холодильной обработке, Вт;

        – теплоприток, поступающий с наружным воздухом при вентиляции камеры, Вт;

        - теплоприток от различных источников при эксплуатации камеры, Вт;

        – теплоприток от плодов и овощей при их «дыхании», Вт.

После последующих расчетов теплопритоков определим количество теплоты.
2.2.1.
Теплоприток через ограждающие конструкции

Через ограждения в камеру проникает теплоприток , Вт, обусловленный наличием разности температур воздуха с обеих сторон ограждений  и действием солнечной радиации на наружные поверхности ограждений (кровлю и наружные стены, не закрытые от действия солнечной радиации) :

                                  (3)

Теплоприток ,Вт, возникающий в результате наличия разности температур воздуха снаружи и внутри охлаждаемой камеры, определяем по формуле:

,                              (4)

где   - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(К);

        F – площадь поверхности ограждения, через которую определяют теплоприток, ;

        ∆t – расчетная разность температур, ˚С.

Площадь поверхности ограждений определяется как произведение длины на ширину (для пола и покрытия) или длины на высоту (для стен). По упрощенной методике расчета толщину многослойной строительно-изоляционной конструкции стен камеры при определении размеров не учитывают. Длину и ширину стен находят как расстояние между осями соответствующих колонн. Высоту ограждения находят как расстояние от уровня число пола до верхней отметки слоя теплоизоляции покрытия.

Расчетную толщину теплоизоляции , м, покрытия камеры определяют по формуле:
,               (5)
где    - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, Вт/(мК),(согласно приложению Ж равен 0,045Вт/(мК));

         – нормативный коэффициент теплопередачи покрытия, Вт/(К), (согласно приложению Б  после интерполяции равен 0,3682 Вт/(К));

         - коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности покрытия, Вт/(К),(согласно приложению Е равен 23 Вт/(К));

        - коэффициент теплопередачи у внутренней поверхности покрытия, Вт/(К),(согласно приложению Е равен 7 Вт/(К));

        – толщина i-го слоя конструкции покрытия, м (согласно приложению Д равна:

- для верхнего слоя кровли   -  0,006м;

- для пароизоляции -  1-го слоя пергамина – 0,001 м;

- для бетонной стяжки по металлической сетке – 0,040 м;

- для железобетонной плиты – 0,035м.

        - коэффициент теплопроводности i-го слоя конструкции ограждения, Вт/(мК), (согласно приложению Ж равен:

 - для рубероида – 0,18 Вт/(мК);

 - для пергамина – 0,15 Вт/(мК);

 - для стяжки из бетона по металлической сетке – 1,86 Вт/(мК);

 - для железобетона – 2,04 Вт/(мК).

 - номер слоя;

 - количество слоев в конструкции за исключением слоя теплоизоляции.
=0,1103 м
При определении высоты к строительной высоте (=6м) кроме толщины слоев конструкции покрытия до верхней отметки слоя теплоизоляции следует добавить высоту балки перекрытия =0,89м. Таким образом получаем:

,               (6)
 – толщина железобетонной плиты покрытия, м (Согласно приложению Д равна 0,035 м);

 - действительная толщина теплоизоляционного слоя покрытия, м.
 м.

За расчетную разность температур принимается:

- для наружных стен и покрытия камеры

,                (7)

 - для внутренних стен и перегородок, отделяющих камеру от смежных помещений и с фиксированной температурой

,             (8)

 -  для внутренних стен, отделяющих камеру от неохлаждаемых и неотапливаемых помещений, имеющих выход наружу

,            (9)

В формулах (7), (8), (9):

- расчетная летняя температура наружного воздуха, ˚С(согласно приложению И равна 29˚С);

- температура воздуха внутри охлаждаемой камеры, ˚С. Согласно условия равна 2˚С;

 - температура воздуха в смежном с расчетной камерой помещении, ˚С. Согласно исходным данным в  смежных помещениях 0˚С;
Поскольку = 2˚С, то теплопритоком через пол можно пренебречь.
˚С
˚С
=18,9˚С
Т.к. при проектировании холодильников оптимальная толщина теплоизоляционного слоя ограждений определяется, исходя из нормативного значения коэффициента теплопередачи , то при расчете теплопритоков можно принять  =   (приложение Б, В, Г).

Исходя из этого получаем:
 - для наружной стены  Вт/(К);

 - для покрытия  Вт/(К);

 - для перегородок  Вт/(К);

 - для внутренних стен  Вт/(К).

Таким образом, рассчитываем теплоприток ,Вт:

- для внутренних стен

   Вт

 -  для перегородок

   Вт

Поскольку  перегородки две  полученное значение умножаем на два:

   =  Вт

Теплоприток от солнечной радиации , Вт:

,            (10)

где   F, - величины аналогичные величинам, входящим в формулу (4);

         - избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации, ˚С (по приложения К, рисунка 1, таблицы 1 методического указания равна 17,7˚С).

 - для покрытия

Вт

 - для наружных стен

Вт

Рассчитываем теплоприток через ограждения камеры :

  Вт
В таблице 1 изображены исходные данные и результаты теплопритока  через покрытие, наружную  и внутреннюю стены, перегородки и пол.
Таблица 1 -  Сводная таблица расчета теплопритока через покрытие, наружную  и внутреннюю стены, перегородки и пол

Ограж-дение	, Вт/К	,, ˚С	, ˚С	∆t, ˚С	, ˚С	F,	, Вт	, Вт	, Вт
Покры-тие Наруж-ная стена Внутрен-няя стена Перегородка Перего-родка Пол	0,3682 0,4406 0,437 0,588 0,588       -	29 29 29 0 0 -	2 2 2 2 2 2	27 27 18,9 -2 -2 -	17,7 17,7 17,7 17,7 17,7 17,7	72 36 36 72 72 72	- - -	- - - -
ИТОГО:							127,996	1144,04	1272,036

2.2.2.
Теплоприток от груза при его холодильной обработке

Теплоприток , Вт, от груза при его холодильной обработке складывается из двух теплопритоков:

,                     (11)

где  – теплоприток от продукта, Вт

       - теплоприток от тары, Вт.

Теплоприток от продукта при его холодильной обработке в камерах охлаждения для односменного режима работы определяется по формуле

,                    (12)

где  - суточное поступление продукта, т/сут;

      ,  - удельные энтальпии продукта, соответственно начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг (согласно приложению Л равны 562,3 и 533,0 кДж/кг соответственно)

       - продолжительность холодильной обработки, ч/сут.

Теплоприток  от тары для камер холодильной обработки:

,                               (13)

где  – суточное поступление тары, т/сут;

       - теплоемкость тары, кДж/(кгК) (согласно приложению М равна

2,09 кДж/(кгК))

        ,  – начальная и конечная температура тары, ˚С. Соответствуют начальной и конечной температурам продукта согласно исходным данным 16˚С и  8˚С соответственно.

Суточное поступление тары приближено принимается пропорционально суточному поступлению продукта и составляет для пластмассовой – 15% от суточного поступления продукта.  Камеры холодильной обработки являются камерами периодического действия и загружаются на всю емкость, поэтому суточное поступление груза , т/сут., в камеру холодильной обработки равно емкости камеры т.е. . По пропорции находим , что  т/сут , а   т/сут.

Таким образом:

  Вт

  Вт

 Вт

2.6.        
Расчет и подбор конденсатора
Тепловая нагрузка на конденсатор с учетом потерь в процессе сжатия (действия нагрузок) , кВт:
=,                       (35)

где  - холодопроизводительность выбранного компрессора в расчетном режиме, кВт;

  - индикаторная мощность компрессора, кВт.
= кВт
Подбор конденсатора осуществляется по площади его теплообменной поверхности , :

,                             (36)
где  – удельная тепловая нагрузок на конденсатор (плотность теплового потока), Вт/.
При расчете учитываем, что у испарительных конденсаторов есть секция предварительного охлаждения, где пары аммиака  охлаждаются воздухом без орошения поверхности теплообмена водой. Подбор конденсатора осуществляем по площади основной секции , , через которую отводятся около 9092% теплоты. Поэтому  должна быть уменьшена на 810%.
,                         (37)
Конденсатор выбираем с запасом по площади теплообменной поверхности 1020%.

 
2.7.          Расчет и подбор камерного оборудования

Расчет камерного оборудования заключается в определении их площади теплообменной поверхности.

Площадь теплообменной поверхности камерного оборудования  F,  , определяется по формуле:

_,                            (38)
где  - суммарная нагрузка на камерное оборудование, определенная расчетом теплопритоков в расчетную камеру, Вт;

        - коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(К);

        -  расчетная разность температур между температурой воздуха в камере  и температурой кипения аммиака , ˚С – равна 10˚С=283,15К.

Рекомендуемые значения коэффициента теплопередачи  аммиачных оредбенных батарей:

Для камерного охлаждения:

- для потолочных однорядных четырехтрубных батарей – 6,0 Вт/(К);

- для пристенных однорядных четырехтрубных батарей – 4,7  Вт/(К).
Площадь теплообменной поверхности потолочных батарей равна:
 
Площадь теплообменной поверхности пристенных батарей равна:
 
По площади теплопередающей поверхности компонуем батареи из стандартных секций.

Потолочные змеевиковые батареи состоят из секции типа СЗГ и секции типа СЗХ с площадью охлаждающей поверхности 11,7 , при шаге ребер 30 мм и двух средних секций СС с площадью охлаждающей поверхности  55,3 при шаге ребер 20 мм, установленных между ними.

Пристенные змеевиковые батареи состоят из двух секций типа СЗГ с площадью охлаждающей поверхности 11,7  и 16,9 , при шаге ребер 30 мм и 20 мм соответственно,  двух секций типа СЗХ с площадью охлаждающей поверхности 11,7  и 16,9  шаге ребер 30 мм и 20 мм соответственно и двух секций СС с площадью охлаждающей поверхности  55,3 при шаге ребер 20 мм, установленных между ними.
Находим количество батарей n, шт, по формуле:
,                 (39)
где F – расчетное значение площади теплообменной поверхности, ;

        - площадь теплообменной поверхности одной батареи, .
Потолочных батарей:
 шт

Пристенных батарей:
 шт
Используемая литература
1.     Общие требования и правила оформления текстовых документов УО МГУП Могилев СТП 15-06-2004;
2.     «Холодильная техника» методические указания к контрольной работе для студентов специализации 1-49 01 02 «Технология хранения и переработки животного сырья» специализаций 1-49 01 02 01 «Технология мяса и мясных продуктов» 1-49 01 02 02 «Технология молоко и молочных продуктов», составители ст. преп. Носикова В.В., УО МГУП Могилев 2009г;
3.     Б.К. Явнель. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – М.: Агропромиздат, 1989. – 223 с.
4.     Ю.Д. Румянцев, В.С. Калюнов. Холодильная техника: Учеб. для вузов. – СПб.: Изд-во «Профессия», 2003. – 360 с.
27.12.2010

Работа над ошибками
Рисунок 4 – План расчетной камеры № 2 и камер №1, №3, коридор
Температура в соседних помещениях: камера №1 - = 0˚С;

камера №3 - = 0˚С.
Производим расчет площади поверхности ограждения по формуле:
,                           (6*)

где   -  высота помещения, м;

       a(в) – ширина или длина камеры и определяем их между осями

                 соответствующих колонн, м.
Площадь поверхности наружной северной стены:

 

Площадь поверхности внутренней стороны с коридором:

 

Площадь поверхности внутренней перегородки с камерой №1:

 

Площадь поверхности внутренней перегородки с камерой №3:

 

Площадь поверхности пола:

 

Площадь поверхности покрытия:

 
Рассчитываем разность температур:

- для наружных стен по формуле (7):

˚С

- для покрытия по формуле (7):

˚С

- для перегородки отделяющей камеру от камеры №1 по формуле (8):

˚С

- для перегородки отделяющей камеру от камеры №3 по формуле (8):

˚С

- для коридора, имеющего выход наружу по формуле (9):

=18,9˚С
Поскольку = 2˚С, то теплопритоком через пол можно пренебречь.
Т.к. при проектировании холодильников оптимальная толщина теплоизоляционного слоя ограждений определяется, исходя из нормативного значения коэффициента теплопередачи , то при расчете теплопритоков можно принять  =   (приложение Б, В, Г).

Рассчитываем теплоприток наружной северной стены:

Согласно (2, стр 30, прил Б) при температуре воздуха в камере  = 2˚С  и среднегодовой температуре в районе строительства в г. Могилеве = 5,4˚С, после поведения интерполяции, получаем -  Вт/(К). Расчетная разность температур =27˚С, избыточная разность температур наружной северной стены, вызванная действием солнечной  радиации, для бетона побеленного известью, и географической широты 56, равна   ˚С (2, стр.34, прил. К).

Таким образом, рассчитываем теплоприток ,Вт, возникающий в результате наличия разности температур для наружной северной стены по формуле (4):

   Вт

- для покрытия (для покрытия  Вт/(К)):
   Вт

- для внутренней стены с коридором (для внутренних стен  Вт/(К)):

  Вт

Теплоприток от солнечной радиации , Вт, для наружных стен находим  по формуле (10):

   Вт

-для покрытия:

   Вт
Теплоприток через наружную и верхнюю стену в следствии разности температур будет равен по формуле (3):

  Вт

В таблице 1 изображены исходные данные и результаты теплопритока  через покрытие, наружную  и внутреннюю стены, перегородки и пол.
Таблица 1 -  Сводная таблица расчета теплопритока через покрытие, наружную  и внутреннюю стены, перегородки и пол

Ограж-дение	, Вт/К	,, ˚С	, ˚С	∆t, ˚С	, ˚С	F,	, Вт	, Вт	, Вт
Покрытие	0,3682	27	2	27	17,7	72	716	470	1186
Наружная стена Северная	0,4406	27	2	27	0	42,216	502	0	502
Внутрен-няя стена с коридором	0,437	-	2	18,9	-	42,216	349	-	349

2.5.        
Тепловые нагрузки на компрессор и камерное оборудование

Расчетная тепловая нагрузка на камерное оборудование , Вт, по формуле  (18) :

 Вт

Во избежание повышения температуры воздуха в камере, расчетный теплоприток  при определении   рекомендуется увеличить на 30…50% (2, стр. 19):

= 10534,5 Вт

Нагрузка на компрессор находится по формуле (20), с учетом совпадения по времени максимумов теплопритоков  и  и несовпадения по времени эксплуатационных теплопритоков различных потребителей. Нагрузка на компрессор от эксплуатационных теплопритоков учитываем в размере 50..75% максимальных значений (2, стр. 19):

 Вт

В таблице 3 изображены данные расчета теплопритоков в расчетную камер

Таблица 3  -  Итоговые данные расчета теплопритоков

Номер рас-четной камеры	Темпе-ратура воздуха в камере ,˚С	, Вт		, Вт		, Вт		Итого, Q , Вт
		на ком-прес-сор	на оборудо-вание	на ком-прессор	на оборудо-вание	на ком-прес-сор	на обо-рудо-вание	на компрес-сор	на оборудо-вание
2	2	2037			( * 1,3) 6718,2	(1262,4*0,75) 946,8			10534,5

2.5. Подбор компрессора

Требуемая холодопроизводительность , кВт, определяется по формуле (24):

  кВт

Таблица 4 – Параметры узловых точек цикла

	t, ˚С	Р, бар	h, кДж/кг	S, кДж/кг	ν, /кг
	-8	3,2	1450	5,74	0,38
1	2	3,2	1480	5,85	0,4
2	125	17	1720	5,85	0,12
	40.5	17	1500	5,3	0,08
	40.5	17	400	1,6	-
4	-8	3,2	400	1,75	0,085

Расчетом определяются следующие величины:

1. Удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг по формуле (25):

 кДж/кг

2. Массовый расход циркулирующего аммиака, кг/с по формуле (26):

  кг/с

3.  Объемная производительность компрессора, /с по формуле (27):

/с

4.  Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора, ,/с по формуле (28):

  /с

На основании полученного значения  по приложению Р подбираем компрессор, объемная подача которого  на 1040% больше требуемой , что обеспечит работу компрессора с коэффициентом рабочего времени b=/=0,60,92.

 Выбираем  поршневой компрессор марки А220 – 7 – 2(3) с теоретической объемной производительностью 0,167/с.

После подбора компрессора определяем действительный массовый расход холодильного агента, кг/с по формуле (29):

 кг/с

Действительную холодопроизводительность компрессора в заданном режиме , кВт по формуле (30):

 кВт

 Мощность привода компрессора определяем по следующей методике:

2.     Теоретическая (адиабатная) мощность сжатия , кВт:

        = кДж/кг, по формуле (31):

 кВт

2. Действительная (индикаторная) мощность сжатия , по формуле (32):

 кВт
3.  Мощность на валу компрессора (эффективная мощность) , кВт по формуле (33):

 кВт

4. Электрическая мощность, потребляемая электродвигателем из сети , кВт по формуле (34):

  кВт
2.8.        
Расчет и подбор конденсатора
Тепловая нагрузка на конденсатор с учетом потерь в процессе сжатия (действия нагрузок) , кВт по формуле (35):

= кВт

Подбор конденсатора осуществляется по площади его теплообменной поверхности , :

 ,                             (36)

где  – удельная тепловая нагрузок на конденсатор (плотность теплового потока), Вт/.

Плотность теплового потока  при ориентировочных расчетах принимаем для кожухотрубных аммиачных конденсаторов = 3500…4000 Вт/(. Конденсатора выбираются с запасом по площади теплообменной поверхности на 10..20% (2, стр.25):
По приложению 1 выбираем  3 конденсатора марки КТГ – 32, общая теплопередающая поверхность равна 3*30=90 . Запас составил 20%. Значит конденсатор подобран верно.

2.9.          Расчет и подбор камерного оборудования

Расчет камерного оборудования заключается в определении их площади теплообменной поверхности.

Площадь теплообменной поверхности камерного оборудования  F,  , определяется по формуле:

_,                            (38)

где  - суммарная нагрузка на камерное оборудование, определенная расчетом теплопритоков в расчетную камеру, Вт;

        - коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(К);

        -  расчетная разность температур между температурой воздуха в камере  и температурой кипения аммиака , ˚С

Рекомендуемые значения коэффициента теплопередачи  аммиачных оредбенных батарей принимаем для потолочных однорядных четырехтрубных батарей – 6,0 Вт/(К); для пристенных однорядных четырехтрубных батарей – 4,7  Вт/(К). Средний температурный напор принят при расчете температуры кипения и равен 10˚С. Учитывая, что 70% всех теплопритоков отводится потолочными батареями, а 30% пристенными батареями (2. Стр. 27).

Тогда площадь теплообменной поверхности потолочной батареи по формуле (38) равна:

 

Площадь теплообменной поверхности пристенных батарей равна:

 

Батареи составляем из секций типа С2К (2, стр 26):

  С2К 9,2=9,2

Длинна батареи =2,0


            С2К 9,2=9,2

Длинна батареи =2,0
Находим количество батарей n, шт, по формуле:

,                 (39)
где F – расчетное значение площади теплообменной поверхности, ;

        - площадь теплообменной поверхности одной батареи, .
Потолочных батарей:
 шт

Пристенных батарей:
 шт