Тема 19. Подбор оборудования станций производства холода

19.1. Определение нагрузок на холодильное оборудование

Подбор оборудования станций производства холода требует данных о всех видах теплопритоков и характере их изменения во времени для каждого охлаждаемого объекта или устройства.

В установшемся состоянии в охлаждаемый объект или устройство будут проникать и возникать внутри следующие виды теплопритоков:

1. Теплоприток от окружающей среды Q₁ .

2. Теплоприток от изделий Q₂ (при их термической обработке или при совершении реакций).

3. Теплоприток с наружным воздухом Q₃ .

4. Прочие теплопритоки Q₄ от различных источников.

Сумма всех теплопритоков Q=Q_i определяет тепловую нагрузку на холодильное оборудование.

Важнейшая особенность теплопритоков – их непостоянство во времени. Все теплопритоки изменяются во времени и в общем случае, без достаточной закономерности. Теплопритоки Q₁ и Q₃ , обусловленные влиянием наружной окружающей среды, меняются в связи с сезонными и суточными колебаниями температуры и влажности атмосферного воздуха. Величина Q₂ зависит от графика нагрузки на аппараты.

Другая особенность теплопритоков – их максимальные значения по времени, как правило, не совпадают. Поскольку при машинном охлаждении расходуется механическая энергия, которую трудно аккумулировать в большом количестве, то холодильная установка машинного охлаждения только тогда будет способна отвести все теплопритоки, когда ее мощность будет определена по самому неблагоприятному из возможных сочетаний.

При выполнении расчета теплопритоков для нескольких устройств или объектов, охлаждаемых одной холодильной машиной или несколькими, работающими параллельно, следует учитывать отличие между расчетными нагрузками на камерное (местное) оборудование и оборудование машинного отделения или на компрессор.

Под расчетной нагрузкой на камерное (местное) оборудование понимают величину теплопритоков, определяющую необходимую производительность этого оборудования и его теплопередающую поверхность.

Под расчетной нагрузкой на компрессор понимают величину теплопритоков, по которой должна быть определена необходимая холодильная мощность компрессора и другого оборудования машинного отделения.

Определим расчетную нагрузку на компрессор и камерное оборудование для двух устройств А и Б, охлаждаемых параллельно от одного компрессора (рис.19.1.).

В любой момент времени сумма количеств теплоты, отведенной охлаждающими приборами из устройств А и Б, определяет мощность компрессора в этот момент и тепловой поток к конденсатору.

Иными словами, не может быть разницы между действительной нагрузкой на камерное оборудование и компрессор в любой момент времени. Изменение теплопритока к охлаждаемому объекту вызывает изменение количества пара холодильного агента, образующегося в охлаждающих приборах.

Суммирование действительных нагрузок на местное холодильное оборудование осуществляется объединением в компрессоре количеств пара, поступивших из охлаждающих приборов отдельных устройств, что и создает действительную нагрузку на компрессор.

Причиной появления разницы между расчетными нагрузками на камерное оборудование и компрессор является несовпадение по времени максимальных нагрузок на отдельные охлаждаемые устройства.

Из приведенных на графике зависимостей изменения во времени теплопритоков в устройства А и Б видно, что максимальные теплопритоки Q_Amax и Q_Бmax по времени не совпадают. Им соответствуют моменты времени _А и _Б. Сумма теплопритоков для обоих устройств в любой момент времени представляет действительную нагрузку на компрессор и на рис.19.1, б, показана линией Q_к. Естественно, что в качестве расчетной нагрузки на оборудование для устройства А следует выбрать максимальный теплоприток Q_Amax , а для устройства Б - Q_Бmax .

Расчетной же нагрузкой на компрессор следует выбрать максимальную сумму теплопритоков , соответствующую моменту времени _к.

Из рисунка видно, что в этом случае суммарная расчетная нагрузка на оборудование охлаждаемых устройств оказалась больше, чем расчетная нагрузка на компрессор, т.е.

Если бы максимальные теплопритоки в отдельных устройствах по времени совпали, то разницы между расчетными нагрузками не было бы.

Точный учет всех особенностей теплопритоков невозможен, поэтому обычно расчет ведется в предположении стационарности теплового режима, хотя действительные условия работы холодильных установок отличаются от стационарных.

Расчетные нагрузки на компрессор, полученные при расчете теплопритоков, являются исходными для определения необходимой холодильной мощности холодильных машин при рабочих условиях. Но на пути от охлаждаемых объектов к машинному отделению имеются дополнительные теплопритоки через стенку холодных трубопроводов, аппаратов низкого давления и, кроме того, появляются потери давления.

В приближенных расчетах все эти потери учитываются коэффициентом потерь при транспортировке холода .

Тогда расчетная мощность холодильной машины

Таблица 19.1. Значения  для различных потребителей

Потребитель	
Средние и крупные установки непосредственного охлаждения (хладоагентом)	1,05-1,07
Установки косвенного охлаждения (хладоносителем) при температурере (-600С)	1,10-1,12
Установки косвенного охлаждения (хладоносителем) при температурере (-60)-(-1000С)	1,15-1,20
Малые установки с разветвленной сетью трубопроводов	1,5

Таким образом, в ряде случаев теплопритоки через трубопроводы могут оказаться весьма существенными и даже соизмеримыми с нагрузкой на охлаждаемые объекты. В связи с этим долю транспортных теплопритоков следует оценивать поточнее.