Методические указания тепловой расчет и выбор вспомогательного оборудования компрессионной холодильной установки к выполнению курсового проекта «расчет технологической схемы компрессионной холодильной (стр. 1 из 7)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

СОЛОВЬЕВ А.А.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ КОМПРЕССИОННОЙ

ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

к выполнению курсового проекта

«РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

КОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ СТАНЦИИ»

(для студентов специальности 7.090510 – Теплоэнергетика

дневной и заочной формы обучения)

МАРИУПОЛЬ 2004

УДК 621. 51 (077)

Методические указания «Тепловой расчет и выбор вспомогательного оборудования компрессионной холодильной установки» к выполнению курсового проекта «Расчет технологической схемы компрессионной холодильной станции» (для студентов специальности 7.090510 – Теплоэнергетика дневной и заочной формы обучения) /Сост.: Соловьев А.А. – Мариуполь: ПГТУ, 2004. –26 c.

Изложены краткие сведения по выбору вспомогательного оборудования компрессионной холодильной станции. Дана методика и рекомендации по расчету и выбору теплообменных аппаратов схемы холодильной установки и системы оборотного водоснабжения. Приведены необходимые материалы и справочные таблицы для выбора стандартного вспомогательного оборудования. Имеется список необходимой литературы.

Составитель: А.А. Соловьев, доц.

Рецензент В.М. Житаренко, ст. преп.

Отв. за выпуск: В.Н.Евченко, доц.

1 РАСЧЕТ И ВЫБОР ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

КОМРЕССИОННОЙ УСТАНОВКИ

1.1 Испарители

Выбор испарителей определяется принятой системой охлаждения. В промышленных компрессионных холодильных установках наиболее широко используются испарители с промежуточным холодоносителем (рассол, вода), которые бывают закрытого (кожухотрубные) и открытого (панельные) типов. Для рассматриваемой в курсовой работе схемы холодильной станции обычно рекомендуются кожухотрубные рассольные испарители типов ИТГ и ИКТ.

Площадь теплопередающие и поверхности испарителя определяют из уравнения теплопередачи

(1.1)

где

- тепловой поток в испарителе, определенный тепловым расчетом, ( ), Вт;

- коэффициент теплопередачи испарителя, ;

- средняя разность температур между холодоносителем и кипящим хладагентом.

Средняя разность температур для машин, работающих на аммиаке, обычно составляет 5-6 ⁰С, на хладонах в аппаратах с кипением хладагента внутри труб 8-10 ⁰С. Для ориентировочных расчетов можно принимать следующие значения удельного теплового потока, Вт/м² ,

:

Испарители для аммиака:

- кожухотрубные

= 3500 Вт/м²

- панельные

= 2300-3500 Вт/м²

Испарители для хладона –22:

- кожухотрубный с трубами

- накатанными медными

= 4700-6400 Вт/м²

- гладкими стальными

= 2300-4700 Вт/м²

По рассчитанной величине площади теплообмена подбирают один

или несколько испарителей (Приложения 1, 2).

В качестве холодоносителя наиболее широко применяется водный раствор хлористого кальция, основные физические свойства которого приведены в Приложении 3.

Расход холодоносителя определяют по формуле

, (1.2)

где

- расход холодоносителя, м³/с;

- удельная теплоемкость холодоносителя при средней рабочей температуре, кДж/(кг×К);

- плотность рассола, кг/м³;

- разность температур рассола на входе и выходе из испарителя, К.

Величина

принимается в зависимости от вида охлаждаемых аппаратов (в °С):

батареи и воздухоохладители 2-3

технологические аппараты 4-6

По расходу холодоносителя подбирают насосы с учетом резерва и необходимого напора (Приложения 4, 5). Целесообразно выбирать два рабочих насоса половинной производительности каждый и один резервный.

1.2 Конденсаторы

Конденсаторы подбирают по действительному тепловому потоку, определенному при тепловом расчете компрессора. Тип конденсатора выбирают в зависимости от назначения установки, условий водоснабжения и качества воды с учетом климатологических данных. В большинстве случаев для крупных и средних установок, работающих на аммиаке и хладонах, применяют конденсаторы с водяным охлаждением - горизонтальные кожухотрубные. Такие конденсаторы целесообразно использовать при наличии оборотного водоснабжения. В случае прямоточной системы водоснабжения из естественных водоемов на крупных холодильных установках, работающих на аммиаке, обычно используют вертикальные кожухотрубные конденсаторы.

Расчет конденсатора сводится к определению площади теплопередающей поверхности, по которой подбирают один или несколько конденсаторов с суммарной площадью поверхности, равной расчетной. Затем рассчитывают расход воды и производят подбор насосов.

Площадь теплообмена конденсатора

, (2.3)

где

- суммарный тепловой поток в конденсаторе от всех компрессоров, определенный при тепловом расчете компрессора, Вт;

- коэффициент теплопередачи в конденсаторе, Вт/(м²К);

- средний температурный напор между конденсирующимися

хладагентом и охлаждающей водой, К.

Коэффициенты теплопередачи в конденсаторах

(в Вт/м²К) можно принять по рекомендациям:

Конденсаторы кожухотрубные:

горизонтальные для аммиака 700-1000

вертикальные для аммиака 800

горизонтальные для хладонов 700

По рассчитанной площади поверхности подбирают конденсатор соответствующего типа (Приложения 6, 7).

Расход охлаждающей воды, поступающей в конденсатор, находят по формуле

, (1.4)

где

- удельная теплоемкость воды, кДж/(кг×К);

- плотность воды, кг/м³;

- подогрев воды в конденсаторе, К.

По расходу воды с учетом необходимого напора подбирают насос или несколько насосов необходимой производительности (Приложения 4, 5). Обязательно предусматривается резервный насос.

1.3 Приборы охлаждения

Приборы охлаждения (камерное оборудование) подбирают в соответствии с принятым способом охлаждения. В камерах холодильной обработки и хранения продуктов используются батареи и воздухоохладители. Охлаждающие приборы бывают непосредственного охлаждения и рассольного. При рассольном охлаждении широко используются батареи из оребренных или гладких труб. На крупных холодильниках применяют потолочные, пристенные, а также панельные батареи.

Гладкотрубные батареи изготавливают из труб диаметром 57х3,5 мм, шагом от 180 до 300 мм. Батареи из оребренных труб изготавливают из труб диаметром 36x2,5 мм со спиральной навивкой из стальной ленты толщиной 0,8-1,0 мм в шириной 45 мм. Секции охлаждающих батарей изготавливаются шести типов:

СК - стальные оребренные одноколлекторные;

СЗГ - змеевиковые головные;

СЗХ - змеевиковые хвостовые;

СС - средние;

СЗ - змеевиковые;

С2К - двухколлекторные.

Из секций можно собирать батареи практически любой длины и поверхности. Площадь теплообменной поверхности батарей определяют по формуле

, (1.5)

где

- суммарная нагрузка на камерное оборудование, определяемая тепловым расчетом (в курсовом задании эта величина может быть задана ( ), Вт;

k - коэффициент теплопередачи прибора охлаждения, Вт/(м²×К);

D t - разность температур между воздухом в камере и средней

температурой холодоносителя при рассольном охлаждении, К.

Коэффициенты теплопередачи для батарей можно принять по рекомендациям (Вт/м²×К):

Гладкотрубные батареи Температура воздуха в камере, ⁰С