2.5. Розрахунок та вибір основного обладнання холодильної установки.
2.5.1. Вибір температурних режимів холодильної установки
Робочий режим холодильної установки характеризується температурами: кипіння t0, конденсації tk, переохолодження рідкого аміаку (R717) перед регулюючим вентилем, усмоктування - tвс; для двоступінчастого стиску проміжною температурою - tпр.
Всі камери холодильника розподіляємо по двом температурним режимам:
перший режим:
°С (камери
зберігання заморожених вантажів);другий режим:
°С (камера охолоджених вантажі).
Для процесу теплообміну між киплячим холодильним агентом і повітрям у камері необхідно забезпечити перепад температур між середовищами. Для систем з безпосереднім охолодженням температура кипіння визначається по наступній формулі:
(2.20)
перший
режим:
°С;
другий
режим:
°С.
Для повітряної системи охолодження конденсаторів оптимальною можна вважати температуру конденсації tk, що на 8...10 °С вище розрахункової температури повітря й визначається по формулі:
°С (2.21)
Переохолодження перед регулюючим вентилем:
°С (2.22)
Для безпечної роботи холодильної машини необхідно забезпечити усмоктування в компресор перегрітої пари. Температура пара залежить від температури кипіння й перегріву, що рекомендується на усмоктувальній стороні.
Для машини, працюючої на аміаку (R717):
°С (2.23)
де tвс - температура пари при усмоктуванні в компресор, °С
Перший режим: tвс = -30 + 10 = -20°С
Другий режим: tвс = -10+10 = 0°С.
Компресори розраховуються на кожну температуру кипіння. Підбір виробляється по обсязі, описуваному циліндрами й ефективної потужності.
2.5.2. Визначення холодопродуктивності компресорів
Розрахунок
холодильного встаткування машинного
відділення відбувається по сумарному
тепловому навантаженню
отримано
в підсумку розрахунку теплоприпливів.
Розрахункове навантаження на компресор по кожній температурі кипіння, що враховує втрати при транспортуванні й коефіцієнт робочого часу визначається по формулі:
(2.24)
де - розрахункове навантаження на компресор, кВт;
-
сумарне теплове навантаження на даний
режим, кВт;
ρ - втрати при транспортуванні холодильного агента (для безпосередньої системи ρ =1,07);
β - коефіцієнт робочого часу, β = 0,8.
Перший температурний режим - t0 = -30°С.
Навантаження на компресор:
Вт;
кВт
Другий
температурний режим
°С:
Вт
77 кВт
кВт
2.5.3. Побудова циклу холодильної установки та розрахунок його параметрів
Розрахунок і підбір компресорів на перший температурний режим. При температурі кипіння -30°С, для зниження втрат при стиску й дроселюванні переходимо до двоступінчастого стиску, тому що відношення Рк/Р0>8. Використовуємо цикл із застосуванням поршневих компресорів.
Цикл двоступінчастого стиску в діаграмі lgР-і представлений на рисунок 2.2. Проміжний тиск у циклі двоступінчастого стислу визначається по формулі:
МПа (2.25)
де Рк - тиск конденсації, МПа,
Р0 - тиск кипіння, МПа.
Параметри вузлових точках циклу зводимо в таблицю (2.9)
Питома масова холодопродуктивність
кДж/кг (2.26)
Питома об'ємна холодопродуктивність
кДж/м3 (2.27)
Масова витрата холодильного агента низького ступеня:
(2.28)
де
- масова витрата холодильного агента
низького ступеня, кг/с.
кг/с
Обсяг пари, яка відсмоктуються із випарної системи:
(2.29)
м3/с
Коефіцієнт подачі компресора приймається залежно від співвідношення РТ/Р0, Рк/РТ.
(2.30)
Масова витрата холодильного агента високого ступеня:
кг/с (2.31)
Теоретичний обсяг описуваний циліндрами компресора:
м3/с (2.32)
Індикаторний ККД приймається залежно від відношення РТ/Р0
(2.33)
Адіабатна потужність:
(2.34)
кВт
Індикаторна потужність визначається з рівняння:
кВт (2.35)
Потужність тертя:
кВт (2.36)
де Ртр - питомий тиск тертя, (для аміаку 60 кПа).
Ефективна потужність низького ступеня:
кВт
Після розрахунку циклу холодильної машини підбираємо компресорний агрегат, який забезпечує заданий режим роботи. Підбор здійснюється по теоретичному обсязі й ефективній потужності.
Таблиця 2.9 Параметри вузлових точок циклу.
№ точки |
Р, МПа |
t, °С |
і, кДж/кг |
V, м3/кг |
1 |
0,12 |
-30 |
1400 |
- |
2 |
0,12 |
-20 |
1450 |
1 |
3 |
0,46 |
+60 |
1650 |
- |
4 |
0,46 |
+11 |
1500 |
0,28 |
5 |
1,8 |
+100 |
1700 |
- |
6 |
1,8 |
+41 |
400 |
- |
7 |
0,46 |
+31 |
350 |
- |
8 |
0,46 |
+1 |
400 |
- |
9 |
0,46 |
+1 |
1450 |
- |
10 |
0,12 |
-30 |
350 |
0,29 |
Цикл роботи холодильної машини на другий температурний режим представлений у діаграмі lgР-і на рис. параметри вузлових крапок наведені в таблиці 2.10.
Рисунок 2.3 Цикл одноступінчастого стиску
Таблиця 2.2 Параметри вузлових точок циклу.
№ точки |
Р, МПа |
t, °С |
і, кДж/кг |
V, м3/кг |
1 |
0,29 |
-10 |
1450 |
- |
1ʹ |
0,29 |
0 |
1490 |
0,4 |
2 |
1,75 |
+120 |
1700 |
- |
3 |
1,75 |
+41 |
1500 |
- |
4 |
1,75 |
+41 |
380 |
- |
5 |
1,75 |
+31 |
340 |
- |
6 |
0,29 |
-10 |
340 |
- |
Питома масова холодопродуктивність
кДж/кг (2.37)
Питома об'ємна холодопродуктивність
кДж/м3 (2.38)
Масова витрата холодильного агента:
кг/с (2.39)
Обсяг пари, яка відсмоктуються із випарної системи:
м3/с
(2.40)
Коефіцієнт подачі компресора приймається залежно від співвідношення Рк/Р0 [Л8].
[Л1,
рис.11.2] (2.41)
Теоретичний обсяг компресора визначається з формули:
м3/с (2.42)
Індикаторний КПД приймається залежно від відношення Рк/Р0:
[Л2,
рис.12] (2.43)
Адіабатна потужність:
кВт (2.44)
Індикаторна потужність:
кВт (2.45)
Потужність тертя:
кВт (2.46)
Ефективна потужність низького ступеня:
кВт (2.47)