Проектирование источника холодоснабжения на базе парокомпрессионной холодильной установки

Объем исходных данных. Исходные данные для проектирования холодильных установок — это основные сведения, необходимые для выбо­ра расчетного режима, типа холодильной установки, определения ее производительности, расчета и подбора основного и вспомогательного оборудования и его рационального размещения. Объем исходных дан­ных зависит от темы курсового или дипломного проекта.

Если темой проекта является холодильная установка технологичес­кого назначения, например установка для охлаждения воды в системе кондиционирования воздуха или установка для получения ледяной воды на молокозаводе, то необходимо знать массовый или объемный расход хладоносителя, его начальные и конечные параметры, расчетные параметры наружного воздуха, размещение потребителей холода и су­точный график потребления холода каждым из них.

При проектировании более сложных объектов, например холодиль­ников, предметом проектирования служит не только холодильная уста­новка, но и холодильник в целом. В этом случае в объем исходных данных для проектирования входят: назначение и вместимость холо­дильника, город или район строительства (что позволяет определить расчетные параметры наружного воздуха, температуры воды для охлаж­дения конденсаторов и грунта), вид и количество продуктов, посту­пающих для хранения или замораживания, расчетные параметры внут­реннего воздуха, режимы холодильной обработки продуктов, необхо­димые для расчета холодильной нагрузки на установку.

Часть исходных данных может быть указана в задании на проекти­рование, а остальные принимают по нормативным материалам (СНиПы, ведомственные указания по проектированию и т. п.) или по табли­цам настоящего учебного пособия, составленным на основании этих материалов.

Расчетные параметры наружного воздуха. От параметров наружного воздуха (в основном температуры) зависят количество теплопритоков в камеры, температура конденсации хладагента, температура поды, охлаждаемой в градирне или поступающей из естественных водоемов, температура грунта и, в конечном итоге, холодопроизводительность и стоимость холодильной установки.

Тепловая нагрузка на холодильную установку является наиболь­шей либо в самые жаркие летние дни, либо во время наибольшей эксплуатационной нагрузки (например, во время наибольшего грузо­потока при сезонной заготовке мяса, фруктов, при пиковых нагрузках на технологическое оборудование и т. п.).

Холодильники рассчитывают, как правило, на самый жаркий период года. Однако было бы неправильно определять тепловую нагрузку при максимальной летней температуре, которая бывает один раз за много лет.

Поэтому, в качестве летней расчетной температуры наружного воздуха принимают как

(1)

где t_ср и t_макс - соответственно средняя и максимальная температуры воздуха самого жаркого месяца.

Значения расчетных летних температур наружного воздуха, вычис­ленные по формуле (1), для городов России можно принимать по данным нужного или близлежащего горо­да СНиП 2.01.01—82 «Строительная климатология и геофизика».

Для выбора требуемого коэффициента теплопередачи ограждения необходимо знать, в какой климатической зоне расположен холодильник.

В зависимости от среднегодовой температуры территория России делится на три климатические зоны: северную со среднегодовой темпе­ратурой наружного воздуха 0 °С и ниже; среднюю со среднегодовой температурой наружного воздуха выше 0 и ниже 9 °С; южную со средне­годовой температурой наружного воздуха 9 °С и выше.

Расчетная температура воды для охлаждения конденсаторов. При оборотном водоснабжении начальную температуру воды для охлаждения конденсаторов принимают на 4 - 8 °С выше температуры воздуха по смоченному термометру. В случае прямоточной системы при использовании воды из естественных водоемов начальную температуру воды можно принимать на 6 - 8 °С ниже летней расчетной температуры воздуха, а при использовании воды из городского водопровода - на 8 - 10 °С ниже.

Температураартезианской воды зависит от температуры водонос­ных слоев грунта: чем глубже скважина, тем теплей артезианская вода; так, для Москвы температура воды из скважины глубиной 125 м рав­на 8 – 9 °С, а из скважины глубиной 220 м – 11 – 12 °С. Ориентиро­вочно температуру артезианской воды можно принимать на 3 — 6 °С выше среднегодовой температуры наружного воздуха.

Расчетная температура грунта. Температура поверхностного слоя грунта изменяется вслед за сезонными изменениями температуры на­ружного воздуха. С увеличением глубины от поверхности земли коле­бания температуры уменьшаются, и на глубине 10— 15 м грунт имеет постоянную температуру, равную среднегодовой температуре воздуха для данной местности. Сведения о температуре грунта на меньшей глубине при необходимости можно получить по климатологическим справочникам.

При определении глубины заложения фундамента необходимо учи­тывать глубину промерзания грунта.

На основе исходных данных определяются следующие режимные параметры холодильной установки:

температура кипения хладагента в испарителе , конденсации , всасывания пара на входе в компрессор и переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем .

Температура кипения в установках с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воз­духа в камере.

При проектировании хладоновых установок температуру кипения принимают на 14÷16 ⁰С ниже этой температуры.

(2)

При проектировании холодильных установок с непосредственным охлаждением аммиачными холодильными машинами температуру кипения аммиака принимают на 5÷10 ⁰C ниже температуры воздуха в камере:

(3)

Чем ниже температура воздуха в камере, тем меньшим принимают перепад между температурой воздуха и кипения. При расчете специализированных камер хранения яиц и фруктов также принимают неболь­шой перепад (5-6 °С), чтобы исключить подмораживание продуктов. В холодильниках сбольшим числом камер с разными температурами воздуха камеры группируют таким образом, чтобы число расчетных температур кипения на холодильнике не превышало трех. Например, - для камер с нулевыми и плюсовыми температурами, - для камер хранения мороженых продуктов и - для морозильных камер и морозильных агрегатов.

В холодильных установках с рассольным охлаждением камер температуру кипения хладагента принимают на 4-6 ⁰С ниже средней темпера­туры рассола в приборах охлаждения:

(4)

Если холодильные машины аммиачные, то обычно принимают меньшие значения температурного напора (4-5 °С), а если хладоновые - большие (5-6 ⁰С).

При выборе расчетного режима температуру рассола на выходе из батареи или рассольного воздухоохладителя принимают на 6-8 °С ниже воздуха в камере ,а подогрев рассола при прохождении через прибор охлаждения Δ .

Таким образом средняя температура рассола вприборах охлаждения

(5)

где - среднеарифметический температурный напор, меньшее значение которого принимают для более низких температур воздуха в камере.

Температура конденсации зависит от температуры и количества подаваемой воды или воздуха.

Температуру конденсации для установок с водяным охлаждением конденсатора принимают на 2-4 °С выше температуры воды, уходящей на конденсатора:

Δ (6)

Нагрев воды в конденсаторе Δ принимают в зависимости
от типа конденсатора, °С:

охлаждаемые водопроводной водой 6-8

охлаждаемые оборотной водой:

горизонтальные кожухотрубные 3-5

вертикальные кожухотрубные 5-6

оросительные 2-3

В установках с воздушным охлаждением конденсатора температуру конденсации принимают:

для хладоновых холодильных машин - на 10-12 °С выше расчетной температуры наружного воздуха

(7)

для аммиачных холодильных ма­шин - на 9-11 °С выше расчетной температуры наружного воздуха

(8)

Подогрев воздуха в воздушном конденсаторе Δ .

Рис. 1 График для определения температуры конденсации в аммиачных испарительных конденсаторах

В аммиачных холодильных уста­новках с испарительными конденса­торами температуру конденсации принимают в зависимости от температуры наружного воздуха по смо­ченному термометру и плотности теплового потока q_F (рис. 1).Оптимальное значение q_F = 2,5 кВт.

Температуру всасываемых паров принимают: в аммиачных машинах с одноступенчатым компрессором и для второй ступени двухступенчатых компрессоров ; для первой ступени аммиачных двухступенчатых компрессоров . В хладоновых машинах с регенеративным теплообменником (в результате перегрева паров в теплообменнике необходимой площади теплопередающей поверхности).

Температуру жидкого хладлагента перед регули­рующим вентилем t_u принимают: для хладоновых холодильных машин с регенеративным теплообменником - по удельной энтальпии жидкости, которую, в свою очередь, находят из теплового баланса теплообменника; для аммиачных холодильных машин без переохладителя жидкости и для хладоновых машин без регенеративного теплообменника - равной темпе­ратуре насыщенной жидкости при расчетном давлении конденсации. Температуру жидкого хладагента, выходящего из змеевика промежуточного сосуда, принимают на 4-6 ° Свыше температуры кипения хладагента в этом аппарате.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ХОЛОДОСНАБЖЕНИЯ (продолжение 3)