3. Визначення теплового навантаження і підбор холодильного устаткування

1. Розрахункове теплове навантаження

ОХОЛОДНИХ ПРИЛАДІВ

Охолодні прилади холодильних камер і технологічних апаратів підбирають по максимальних теплоприпливах для даного приміщення, або апарату.

Теплове навантаження для розрахунку і добору батарей, повітроохолоджувачів камер схову або морозильних і ін. апаратів безперервної дії визначають підсумовуванням теплоприпливів, обчислених для кожного охолоджуваного об'єкта по формулі (24).

При визначенні теплового навантаження на охолодні прилади камер холодильної обробки і холодильно-технологічних апаратів періодичної дії необхідно враховувати нестаціонарність процесів теплообміну, що протікають у них.

Наприклад, у камерах заморожування продуктів теплове навантаження повітроохолоджувачів на початку циклу холодильної обробки значно перевищує середнє теплове навантаження за цикл.

Однак, розрахунок теплоприпливів Q₂ при холодильній обробці по формулі (34) не враховує нестаціонарності процесу відводу теплоти від продукту і дозволяє знайти лише середні за цикл заморожування значення Q₂. Тому площа теплопередавальної поверхні повітроохолоджувача, розрахована виходячи із середнього теплового навантаження, буде недостатньою. Це наведе до значного підвищення температури повітря в початковій стадії відводу теплоти від продукту і до збільшення загального часу заморожування в порівнянні з розрахунковим.

Нестаціонарність тепловідводу в камерах і апаратах холодильної обробки періодичної дії враховують збільшенням теплового навантаження повітроохолоджувача. У практиці проектування камер холодильної обробки продуктів теплоприплив Q₂, розрахований по формулі (34), збільшують на 30%.

Теплове навантаження випарників для охолодження рідких холодоносіїв складається з теплоприпливів, що надходять до холодоносія в охолоджуваних об'єктах, теплоприпливів від роботи сил тертя при циркуляції холодоносія між випарником і охолоджуваними об'єктами і зовнішних теплоприпливів крізь ізоляцію випарника, трубопроводів, насосів, що перекачують, арматури і допоміжних пристроїв системи циркуляції холодоносія.

Приблизно теплове навантаження випарника визначають як

(49)

де Q₀ – сума теплових навантажень холодильного устаткування

усіх споживачів холоду, що використовують проміжний

холодоносій.

При необхідності більш точного визначення величини Q_и, обчислюють Q₀, потім розраховують всі інші надходження теплоти до холодоносія і підсумовують їх.

3. 2. Розрахункове теплове навантаження

КОМПРЕСОРІВ

Теплове навантаження необхідно знати для розрахунку циклу холодильної машини і добору компресорів. Метод визначення її значною мірою залежить від призначення холодильної установки, числа споживачів холоду і прийнятої системи їхнього холодопостачання .

Найпростіше можна визначити теплове навантаження для добору компресорів холодильних установок з одним споживачем холоду. До них відносяться промислові і комерційні однокамерні холодильники, охолоджувані контейнери, авторефрижератори, залізничні вагони і секції з машинним охолодженням, торговельне і побутове холодильне устаткування, автономні установки для холодильної обробки продуктів, матеріалів і виробів.

До цієї групи відносяться багатокамерні холодильники з децентралізованою системою холодопостачання.

У холодильних установках з одним споживачем холоду розрахункове теплове навантаження Q_рк для добору компресорів визначають по розрахунковому тепловому навантаженню охолодних приладів (Q₀), обчисленому по формулі (24) з урахуванням утрат холоду при його транспортуванні і коефіцієнта робочого часу компресорів у період максимального теплового навантаження

(50)

де b_к – коефіцієнт робочого часу компресорів; для великих

компресорів b_к = 0,85...0,9; для малих автоматизованих

агрегатів b_к = 0,6...0,8;

_п – коефіцієнт утрат при транспортуванні холоду; для

великих систем безпосереднього випару холодильного

агенту _п =1,05...1,07; для систем із проміжним

теплоносієм _п = 1,1...1,2.

Для деяких малих холодильних установок значення коефіцієнта _п може досягати 1,3 і більш. У таких випадках необхідно виконати розрахунок витрат холоду для даної установки і приблизно визначити для неї величину _п.

Трохи складніше визначити розрахункове теплове навантаження компресорів для холодильних установок з декількома (або багатьма) споживачами холоду.

До таких установок відносяться промислові багатокамерні холодильники з централізованою системою холодопостачання.

Холодильне устаткування кожної камери такого холодильника розраховують по її максимальному тепловому навантаженню, однак підбирати компресори, підсумовуючи максимальні теплові навантаження всіх камер неправильно, тому що холодильна обробка продуктів, вантажні операції й інші роботи, зв'язані зі споживанням холоду, не ведуться одночасно у всіх камерах.

Розрахункове теплове навантаження на компресори установок з декількома споживачами холоду визначають у такому режимі, при якому досягає максимуму сума всіх реальних теплових навантажень споживачів холоду.

Для холодильників цей розрахунковий режим визначають по максимальних зовнішніх теплоприпливах.

Для виробничих холодильних установок будують графіки зміни в часі холодоспоживання окремих об'єктів, підсумовують дані графіків і по максимумові загального холодоспоживання встановлюють розрахунковий режим.

При нетривалих різкозмінних у часі сумарних значеннях холодоспоживання (наприклад, на молокозаводах), доцільно акумулювати холод. Метод розрахунку теплового навантаження холодильного устаткування для машинних відділень таких установок наведений у

главі 3.5.

На великих холодильних установках з декількома температурами випару холодильного агента всі споживачі холоду поділяють на групи по використовуваних температурах випару і для кожної групи призначають розрахунковий режим споживання холоду.

Розглянемо особливості розрахунку теплоприпливів для визначення теплового навантаження на компресори (Q_0К) на прикладі багатокамерного промислового холодильника.

Величини Q₁, отримані для окремих камер кожної з груп температур випару, підсумовують для одержання теплоприпливів через огородження з метою добору компресорів (Q_1К).

Доцільно зменшити цю складову теплового навантаження якщо, наприклад, у літній період у машинному відділенні будуть простоювати компресори, призначені для заморожування продуктів в осінньо-зимовий період.

Теплоприпливи від холодильної обробки для добору компресорів (Q_2К) обчислюють по формулі (34), підставляючи в неї в якості G_п максимальне добове надходження на холодильник вантажів, що вимагають холодильної обробки.

Теплоприпливи Q₃ і Q₅ на охолодні прилади окремих камер підсумовують для кожної групи камер і одержують відповідно Q_3К и Q_5К.

Експлуатаційні теплоприпливи також підсумовують по групах камер і на компресори приймають у якості Q_4К від 50 до 75 % отриманої суми (зворотно пропорційно числу камер).

Потім, для кожної температури випару обчислюють сумарну величину

(51)

і визначають по формулі (50) розрахункове теплове навантаження Q_рк для добору компресорів на кожну температуру випару, підставляючи в цю формулу замість Q₀ відповідне значення Q_0К.