Расчет и выбор холодильного оборудования

По результатам калорического расчета, учитывая число, расположение и требуемые температуры воздуха холодильных камер, выбирают систему охлаждения. Для холодильников предприятий общественного питания при общей площади их охлаждаемых помещений до 150 м² целесообразно применять непосредственное охлаждение несколькими небольшими фреоновыми машинами.

Если суммарная площадь камер более 150 м² или число их более шести, следует применять одну или две централизованные холодильные установки с рассольной системой охлаждения камер.

Если принимают систему непосредственного охлаждения, то для подбора машин следует камеры объединить в группы с приблизительно одинаковыми температурами и расходами холода с тем, чтобы для каждой группы предусмотреть по одной холодильной машине.

Потребная холодопроизводительность автоматической машины определяется из уравнения

, (58)

где ΣQ - общий расход холода по охлаждаемым камерам, Вт;

b - коэффициент рабочего времени машины;

φ - коэффициент утечки холода в установке.

Для малых холодильных машин b следует принимать равным 0,75, а для машин средней холодопроизводительности b=0,8.

Коэффициент утечки холода для машин системы непосредственного охлаждения малой и средней производительности рекомендуется принимать равным 0,90-0,95 и для машин системы рассольного охлаждения 0,85-0,90.

По найденному значению Q_{0брутто}, пользуясь каталогом или справочником, выбирают соответствующую модель машины.

Поверочный тепловой расчет машины

При расчете комплектно поставленных машин, включающих компрессорно-конденсаторный агрегат, испарители и другие элементы, нельзя задаваться температурным режимом их работы. Он может быть определен только специальным поверочным тепловым расчетом намеченной к установке машины.

Целью поверочного расчета является выяснение, сможет ли выбранная машина обеспечить нужные температуры воздуха в камерах при известном теплопритоке, не превышая допустимого значения коэффициента рабочего времени b. Для этого определяют действительный температурный режим работы и действительный коэффициент рабочего времени машины. В рассмотренных автоматических машинах компрессор работает только в рабочей части цикла, а испаритель - непрерывно. Поэтому компрессор рассчитывают по температуре кипения t_ор средней за рабочий период цикла, а испаритель - по температуре кипения t_оц средней за весь цикл.

В поверочном расчете сначала определяют температуру кипения среднюю за весь цикл t_оц из уравнения теплообмена в испарителе, которое при охлаждении машиной только одной камеры имеет вид.

, (59)

откуда

. (60)

При охлаждении одной машиной n камер уравнение теплообмена в испарителях принимает вид

,

откуда

.

В этих формулах

Q_кам, Q_кам1, Q_кам2,…, Q_камn - расход холода по соответствующим камерам, Вт;

k_и, k_иl, k_и2,…, k_иn - коэффициенты теплопередачи испарителей, Вт/(м²·°С);

F_и, F_иl, F_и2,…, F_иn - поверхности испарителей, м²;

t_кам, t_кам1, t_кам2,…, t_камn - температуры воздуха в соответствующих камерах, °С.

Экспериментальными работами и специальными расчетами установлено, что температура кипения холодильного агента средняя за рабочий период цикла t_op машин малой холодопроизводительности, работающих на охлаждение камер с температурой воздуха от -2° до +4°С, примерно на 3°С ниже температуры кипения холодильного агента средней за весь цикл t_оц, т.е.

. (61)

По найденному значению t_ор определяют действительную рабочую холодопроизводительность Q_op выбранной к установке машины. Это делается по характеристике машины, представленной в координатах Q₀ - t₀ и помечаемой в каталогах и справочниках (см. рис.106).

При определении Q_op по такому графику следует задаться температурой конденсации и брать значения Q_op по кривой, относящейся к этой температуре. Для агрегатов с водяным охлаждением конденсатора поддержание принятой температуры конденсации обеспечивается водорегулирующим вентилем. В агрегатах с воздушным охлаждением конденсатора температура конденсации устанавливается в соответствии с температурой окружающего воздуха и холодопроизводительностью компрессора. В этом случае температурой конденсации можно вначале задаться, а после расчета конденсатора уточнить ее.

Для машин с воздушным охлаждением конденсатора, температура конденсации может быть подсчитана по уравнению

, (62)

где t_в - температура окружающего (конденсатор) воздуха, °С;

k_к - коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м²·°С);

F_к - теплопередающая поверхность конденсатора, м²;

Q_к - тепловая нагрузка на конденсатор, Вт.

Если подсчитанная таким образом температура будет отличаться от первоначально принятой более чем на 2°С, расчет следует повторить.

Действительный коэффициент рабочего времени холодильной машины может быть выражен как отношение общего расхода холода по данной группе камер ΣQ_кам к рабочей холодопроизводительности машины (агрегата), выбранной для охлаждения этой группы камер Q_ор, то есть

. (63)

Полученное значение коэффициента рабочего времени должно находиться в пределах от 0,4 до 0,7. Более высокие значения b показывают, что производительность выбранного агрегата недостаточна; следует взять другой агрегат, большей производительности, и повторить расчет. Если в результате расчета получится, что b<4, то это означает, что выбранный агрегат будет мало использоваться, тогда нужно принять агрегат с меньшей холодопроизводительностью и повторить расчет. Когда соотношение тепловых нагрузок не соответствует возможному распределению испарителей по камерам при отсутствии в них реле температуры, следует после поверочного, расчета машины проверить, будет ли обеспечено поддержание заданной температуры в камерах. Для этого пользуются тем же уравнением теплопередачи испарителя для каждой камеры (59), но подставляют в него найденное значение температуры кипения t_оп, а определяют температуру воздуха в камере t_кам:

. (64)

Если найденное значение температуры воздуха в камере более чем на 2°С отклоняется от номинального ее значения, то следует рассмотреть вариант иного размещения испарителей по камерам или заказать испарители сверх комплекта.

При поверочном расчете холодильной установки с системой рассольного охлаждения можно принимать коэффициент рабочего времени b=0,9 и рассчитывать испаритель на непрерывную работу компрессора, т.е. принимать t_оц≈t_ор=t₀. Рабочая температура кипения определится по уравнениям:

, (65)

, (66)

где t_pm - средняя температура рассола, ºС;

t₀ - температура кипения, °С.

В этом расчете одной из величин t_pm или t₀ можно задаться. Другую подсчитывают по уравнению. Определение температуры кипения можно выполнить и графически. Для этого на графике Q₀ – t₀, представляющем характеристику агрегата, проводят прямую Q_и=k_иF_и(t_pm-t₀), которая является характеристикой испарителя. Точка пересечения кривой Q₀ и прямой Q_и будет соответствовать искомой температуре кипения.