7.2 Построение цикла двухступенчатой холодильной машины

Данные для расчета и конечные значения величин цикла с двухступенчатым сжатием представлены в таблице 12.

Таблица 12

Номер точки	Температура, С	Давление, МПА	I, кдж/кг	Состояние
1	-43	0,5	1385	Сухой насыщенный пар
2	68	2,44	1625	Перегретый пар
3	-8	2,44	1435,3	Сухой насыщенный пар
4	86	12	1636	Перегретый пар
5	28	12	313,4	Насыщенная жидкость
6	-8	2,44	313,4	Х=0,12
7	-8	2,44	144,5	Переохлажденная жидкость
8	-5	3,7	158	Переохлажденная жидкость
9	-43	0,5	158	Х=0,125
1΄	-33	0,5	1423	Перегретый пар

Холодильный цикл с двухступенчатым сжатием (приложение Б).

8 Расчет компрессора

Одноступенчатый компрессор можно применять в довольно широком диапазоне рабочих условий. Ограничивает возможность применения одноступенчатого компрессора температура нагнетания, которая не должна превышать 160°С.

8.1 Расчет компрессора для одноступенчатого сжатия:

1. Определяем холодопроизводительность 1 кг хладагента:

q ₀= i₁-i₅ = 1420 – 313,4 = 1106,6

2. Раход пара:

M = Q₀/q₀= 482,6/1106,6 = 0,43

3. Объемный расход пара:

Vд = 0,43∙0,99=0,426

4. Коэффициент подачи выбираем для бескрейцкопфных:

p_к/p₀=12/2,2 = 5,45

λ=0.75

5. Описываемый объем:

V = 0,426/0,75 = 0,57

Выбираем 5 компрессоров А165-7-2. Суммарный объем, описываемый поршнями пяти компрессоров составляет V=0,625.

Теоретическая мощность компрессора:

Nт = 0,43∙(1733-1445)= 123,8 (кВт)

6. Действительная мощность:

N_i=123,8/0.8 = 154,8(кВт)

7. Эффективная мощность:

N_э = 154,8/0.9 = 172 (кВт)

8. Тепловой поток в конденсаторе:

Q_к=(69493,3+413124,9)+154,8=482,773 (кВт)

8.2 Расчет компрессора для двухступенчатого сжатия:

Если температура нагнетания в конце сжатии превышает 160°С, то переходят на двухступенчатое сжатие.

В двухступенчатых установках хладоагент последовательно сжимается сначала в ступени низкого давления (СНД ), а затем после охлаждения в ступени высокого давления (СВД). В холодильных машинах работающих на аммиаке полное промежуточное охлаждение пара после СНД осуществляется в промежуточном сосуде аммиаком, кипящим при промежуточной температуре.

1. Определяем холодопроизводительность 1 кг хладагента:

q₀=1385-158=1227 (кДж/кг)

2. Расход пара:

СНД: M = 566/1227=0,46

СВД: M=0,46∙(1625-158)/( 1435,3-144,5)(1-0.125)=0,59

3. Объемный расход пара:

СНД: V_д=0,46∙1,62 =0,75 (м³/кг)

СВД: V_д=0,59∙0,38=0,22 (м³/кг)

4. Коэффициент подачи:

λ₁ = 0,75

λ₂ = 0,7

5. Описываемый объем:

СНД: V=0,75/0.8 = 0,93

СВД: V=0.22/0.7 = 0.3

Выбираем 4 компрессора АД130-7-4

6. Расчетное отношение объемов:

0,3/0,93=0,4

7. Теоретическая мощность компрессора:

СНД: Nт=0,46∙(1625-1435,3)=87,2 (кВт)

СВД: Nт=0,59∙(1636-1435,3)=118,4 (кВт)

8. Действительная мощность:

N_i =87,2/0,8=109 (кВт)

N_i =118,4/0,8=148 (кВт)

9. Эффективная мощность:

N_э =109/0.85=128,2 (кВт)

N_э =148/0.85=174 (кВт)

10. Тепловой поток в конденсаторе:

Q_к=566+(109+148)=823 (кВт)

9 Расчет основного оборудования.

9.1 Подбор конденсаторов.

Конденсаторы следует принимать по действительному тепловому потоку, определенному при тепловом расчете компрессора. Тип конденсатора выбирают в зависимости от назначения установки, условий водоснабжения и качества воду с учетом климатологических данных.

Мы выбираем оросительный конденсатор. Это тип конденсатора с водо-воздушным охлаждением. В этих установках теплота отводится, как засчет отвода воды, так и в результате её частичного испарения. Не испарившаяся вода стекает в бак и насосом вновь подается на орошение. Бак постоянно наполняется свежей водой.

Конденсатор для установки одноступенчатого сжатия:

F= = =115(м²)

Разность температур:

∆t=28 - = 6°С

Принимает 2 конденсатора марки75МКО. Площадь каждого равна 75(м²).

Объемный расход воды на охлаждение конденсатора №1:

V= /4.19∙1000∙3=0.038 (м³/с)

Конденсатор для установки двухступенчатого сжатия:

F= = =196 (м²)

Принимает 3 конденсатора марки75МКО. Площадь каждого равна 75(м²).

Объемный расход воды на охлаждение конденсатора №2:

V=823/4.19∙1000∙3=0,065 (м³/с)

9.2 Подбор испарителей.

Необходимо подобрать горизонтальный кожухотрубный испаритель затопленного типа. Аппараты такого типа являются наиболее распространенными и применяются в машинах средней и крупной производительности. В таких испарителях рассол охлаждается при движении внутри труб, а рабочее вещество кипит на их наружной поверхности. Принципиального различия между аммиачными и хладоновыми аппаратами нет. Отличие состоит в конструкции поверхности теплообмена и материалах, применяемых для изготовления.

Недостатком этих испарителей является опасность повреждения труб из-за замерзания в них рассола при случайной остановке рассольного насоса или при недостаточной концентрации рассола.

Аммиачный кожухотрубный испаритель затопленного типа представляет собой горизонтальный цилиндрический кожух с двух сторон закрытый крышками. В них протекает рассол. Рассол поступает через нижний патрубок, приваренный к крышке, а выходит через верхний патрубок. Там же имеется вентиль для спуска воздуха из рассола и вентиль для слива рассола. Жидкий аммиак поступает в межтрубное пространство. Образующийся пар отсасывается сверху через сухопарник. Снизу к кожуху приварен маслосборник, откуда через патрубок периодически выпускают масло и загрязнения. Испарители снабжены манометром.

Выбор рассольных испарителей определяется принятой системой охлаждения: при закрытой системе охлаждения принимают кожухотрубные испарители, при открытой – панельные.

Испаритель для установки одноступенчатого сжатия:

F= = =210,7 (м²)

Принимаем 1 испаритель марки ИКТ-250. Площадью равной 273(м³).

Расход теплоносителя, необходимый для отвода теплопритоков в охлаждаемом объекте:

V_p= 0.12 (м³/с)

Испаритель для установки двухступенчатого сжатия:

F= = =177 (м²)

Принимаем 1 испаритель марки ИКТ-180. Площадью равной 193(м³).

Расход теплоносителя, необходимый для отвода теплопритоков в охлаждаемом объекте:

V_p= 0.1 (м³/с)

10 Подбор камерного оборудования

Для охлаждения камер холодильников применяют:

• батарейное (или тихое) охлаждение, при котором в камере возникает естест­венная циркуляция воздуха;

• охлаждение воздухоохладителями (воздушное охлаждение), при котором в камере создается принудительная циркуляция воздуха под воздействием вентиля­торов воздухоохладителей;

• смешанное охлаждение, при котором в камере устанавливают как батареи, так и воздухоохладители.

Для камер хранения мороженых грузов чаще всего применяют батарейное охлаждение. Используют потолочные и пристенные батареи из гладких или оребренных труб, а в последнее время — панельные батареи. При батарейном охлаждении отсутствуют работающие механизмы, которые являются дополнительными источниками тепла. Потери от усушки продукта при тихом охлаждении значительно меньше, чем при охлаждении воздухоохладителями.

Основными недостатками батарейного охлаждения являются неравномерность распределения температур по объему камер и трудность оттаивания слоя инея, особенно с оребренных батарей. Поэтому более целесообразно использовать в ка­мерах хранения мороженых грузов гладкотрубные потолочные батареи, хотя это связано со значительным расходом дефицитных труб и некоторым увеличением стоимости оборудования. В камерах длительного хранения мороженых грузов не рекомендуется применять пристенные оребренные батареи, так как из-за не­достатка места (малых отступов от стен) оттаивание сдоя инея затруднено. Тем не менее из экономических соображений приходится применять оребнные трубы, чтобы уменьшить расход цельнотянутых труб.

Охлаждающие батареи из оребренных труб не могут обеспечить равномерного распределение температур по всему объему охлаждаемого помещения, так как этого требуется, чтобы потолочные батареи покрывали большую часть потолка, а при использовании батареи из оребренных труб это достигается не всегда.

При воздушном охлаждении значительно увеличиваются скорость движения воздуха относительно трубной системы аппарата и соответственно коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, а в конечном счете — коэффициент теплопередачи аппарата. Применение компактных аппаратов интенсивного действия — воздухоохладителей можно считать наиболее перспективным для камер хранения, охлажденных, так и мороженых грузов.

При воздушном охлаждении камеру оборудуют несколькими воздухоохладителями, что позволяет регулировать площадь поверхности теплообмена кратность циркуляции воздуха в соответствии с теплопритоками в камеру.

В настоящее время выпускают довольно большую номенклатуру воздухоохладителей подвесного тина, позволяющих получать различные скорости воздуха камерах.

Увеличение скорости воздуха в камере позволяет ускорить процесс отвода тепла от продукта, что важно при охлаждении и замораживании, причем совре­менная техника позволяет получать оптимальные скорости воздуха (с учетом скорости и продолжительности обработки продукта, г также потерь от усушки).