Проект холодильной камеры для хранения молочной продукции

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГОУ СПО «Екатеринбургский экономико-технологический колледж»

         Специальность 150414 «Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт холодильно-компрессорных машин установок»

         Учебная дисциплина «Холодильные машины и установки»

         Курсовой проект

         Тема: Проект холодильной камеры для хранения молочной продукции

Введение

Молоко содержит все питательные вещества, необходимые для поддержания жизни и развития молодого организма.

Высокая питательная ценность молока обусловлена не только содержанием в нем белковых веществ, жира, углеводов, минеральных солей и благоприятный их соотношением, но и специфическим составом указанных компонентов. Фактически нет другого пищевого продукта, который по питательной ценности равен молоку. В 1 литре молока содержится: 32г белка, что соответствует количеству его в 4-5 куриных яйцах, 32г молочного жира, или примерно 36г сливочного масла, 48г молочного сахара, что эквивалентно приблизительно 12 кусков пиленого сахара, а также минеральные соли и почти все известные витамины, необходимые организму человека любого возраста.

Ежедневное потребление 0,5л молока цельного или кисломолочных напитков покрывает около 35% суточной потребности человека в животном белке, тем самым в значительной мере удовлетворяются нужды организма в незаменимых аминокислотах (лизин, триптофан и др.), которых, как правило, недостаёт в белках растительного происхождения.

Молоко является исключительно важным источником минеральных веществ, в особенности кальция и фосфора.

Именно поэтому важное значение приобретает вопрос качественной переработки, охлаждения и хранения молока для сохранения всех его питательных свойств.

Поступившее на предприятие молоко должно храниться до переработки в охлажденном состоянии. Цель охлаждения молока заключается в создании условий, значительно замедляющих развитие в нем микроорганизмов. В охлаждённом молоке значительно замедляется развитие микроорганизмов, в результате кислотность его длительное время не увеличивается. При хранении молока температуру 10^оС принято считать критической. В зависимости от первоначального обсеменения молоко при этой температуре может храниться без существенного изменения кислотности от 12 до 24 часов. При температуре выше 10^оС в нем могут размножаться стафилококки, кишечная палочка и другие микроорганизмы. В мировой практике считается, что температура охлаждения молока должна быть в пределах 2-30^оС. При таком глубоком охлаждении его можно хранить (2-3) суток.

Для охлаждения полученного молока применяют специальные установки для приёмки, фильтрации, охлаждения и хранения молока, а также пластинчатые и трубчатые охладительные установки. Наиболее совершенным оборудованием для охлаждения молока являются пластинчатые охладительные установки. Они предназначены для быстрого и тонкослойного охлаждения молока в потоке до (2-4)^оС. Процесс охлаждения происходит непрерывно в закрытых каналах, образуемых пластинами, что обеспечивает высокое качество охлажденного молока.

Из охладителя молоко поступает в ёмкости для временного хранения (резервирования), которое осуществляется в целях равномерного обеспечения предприятия сырьём в течение всех рабочих смен.

Молоко хранят в двустенных вертикальных или горизонтальных емкостях вместимостью до 30 тыс. л. Емкости для хранения молока целесообразно устанавливать вне здания на специальных площадках, что значительно экономит производственные помещения [2, с.13].

В камерах хранения холодильника проектируют обычно один температурный режим минус 20^оС, обеспечивающий высококачественное хранение замороженных творога и сливок.

Для замораживания выпускаемого заводом творога предусматривается камера замораживания с температурой минус 30^оС. В зависимости от мощности завода проектируют одну или две камеры замораживания, в которые загружают продукт через накопительную камеру с температурой 0^оС.

Особенности технологических процессов в городских молочных заводах и компоновки производственных помещений не всегда позволяют запроектировать четкий контур холодильника. В него обычно не входят общая холодильная камера, связанная с цехом розлива, а также другие охлаждаемые помещения [3, с.20].

При проектировании молочный завод и холодильник блокируют в общем здании производственного корпуса, в котором размещают также машинное отделение центральной холодильной установки.

Емкость холодильника принимают в размере 10-15-сменной мощности завода по переработке молока. Объёмно-планировочным решением производственного корпуса городского молочного завода предусматривается одноэтажная компоновка холодильника с центральным коридором. Сетка колонн 6х12м, благодаря чему вес холодильные камеры не имеют внутренних колонн. Это повышает эффективность использования площади камер и создает удобства для механизации грузовых работ. Высота камер (4,8-6,0) м в чистоте.

В проектах для холодильников предусматривают сборные железобетонные унифицированные конструкции покрытия и поддерживающих его колонн. К холодильнику примыкают обычно машинное отделение и производственные помещения городского молочного завода, откуда поступает в камеры хранения готовая продукция. Из холодильных камер можно подавать на производство сырьё (творог и сливки). Вдоль холодильника располагают автоплатформу для выдачи через экспедицию продукции на автотранспорт или для приёмки сырья. Холодильники городских молочных заводов, как правило, не имеют железнодорожной платформы [3, с. 20].

Исходя из заданной производительности молокозавода 15т/сутки, можно сделать следующий вывод, что при проектировании данного холодильника целесообразно использование аммиачной холодильной установки. Учитывая, что данному предприятию необходимо большое количество холода, то целесообразным будет использование крупных винтовых агрегатов. Для поддержания необходимой температуры в камерах применяются аммиачные воздухоохладители и батареи.

1. Выбор расчётных параметров

 

Холодильная установка молочного завода расположена в городе Екатеринбурге. В городе Екатеринбурге расчетная летняя температура +30ºС, среднегодовая температура 1,2ºС, расчётная относительная влажность самого жаркого месяца 54%.

В холодильнике хранятся масло сливочное 5 т/сут., сметана 25 т/сут., ряженка 30 т/сут.

Здание холодильника одноэтажное, имеет три камеры, в которых производится хранение сливочного масла, сметаны, ряженки. Между камерами расположен сквозной коридор, откуда имеется выход на автомобильную платформу. Имеется экспедиция. Общая высота холодильника составляет 4,8 м. Сетка колон 6 х18 метров.

Стены и перегородки холодильника выполнены из кирпича, потолок - железобетонные плиты перекрытия, теплоизоляция - пенополистирол ПСБ-С. Для поддержания необходимого температоро-влажностного режима проектируется непосредственное охлаждение при помощи воздухоохладителей типа ВОП.

В холодильник молочного завода поступает продукт на хранение с температурой 15ºС и хранится в камерах при температуре 1ºС в пластиковых ящиках. Формирование штабеля производится электрокарами. Высота штабеля составляет 2м. Вход в холодильник с южной стороны.

Для охлаждения 60 тонн молока принимаем два охладителя молока марки ООУ-25. Для пастеризации и охлаждения сливок, а также сливок при производстве сметаны, используем одну пастеризационно-охладительную установку марки А1-ОПК-5. Для пастеризации молока при производстве ряженки используем одну установку А1-ОПК-5.

Таблица 1.1 - Техническая характеристика технологического оборудования, потребляющего холод

Показатели	ООУ-25	А1-ОЛО-2	А1-ОПК-5
Производительность, л/ч	2500	3000	5000
Начальная температура продукта, ºС	20	30	5 - 10
Температура входящего продукта, ºС	4 ± 2	90-60	22 - 50
Холодопроизводительность, кВт	180	120	90
Хладоноситель	Вода	Вода	Вода

2. Краткое описание строительной конструкции

Производственные холодильники предприятий молочной промышленности предусматривают при городских молочных заводах и маслосырбазах. При проектировании молочный завод и холодильник блокируют в общем здании производственного корпуса в котором размещают или к которому пристраивают машинное отделение холодильной установки.

В состав молочного завода может входить цех мороженого, холодильные камеры которого расположены в общем контуре холодильника. Цех мороженого размещаем рядом с машинным отделением, что позволяет экономично обеспечивать холодом низкотемпературные объекты.

Холодильник при городском молочном заводе предназначен для хранения творога и сливок, вырабатываемых на заводе и поступающих с периферийных предприятий. Объёмно-планировочным решением производственного корпуса городского молочного завода предусматривается компоновка холодильника с центральным коридором. Сетка колонн 6 х12 м, благодаря чему все холодильные камеры не имеют внутренних колонн. Это повышает эффективность использования площади камер и создаёт удобства для механизации грузовых работ.

Высота камер (4,8-6)м до низа балок. Из производственных помещений городского молочного завода поступает в камеры хранения готовая продукция, а из камер можно подавать на производство сырьё (творог и сливки).

Вдоль холодильника располагается автомобильная платформа для выдачи через экспедицию продукции на автотранспорт или для приёмки сырья. Для замораживания выпускаемого заводом творога применяют морозильные аппараты, устанавливаемые в творожном цехе.

Замораживание сливок предусматривается в камере замораживания с температурой воздуха -30ºС, перед ней имеется накопительная камера с температурой 0ºС. В контуре холодильника размещают камеры для закаливания и хранения мороженого с температурой -25ºС, контейнерную с температурой -10ºС. Вместимость холодильника 2000 т, в том числе 1600 т творога и 400 т мороженых сливок.

3. Определение площадей камер и выбор планировки

Определение число строительных прямоугольников камер хранения n

=, (3. 1)

где ß_F - коэффициент использования площади помещения, [прил. 1.1; 1.с.224];_гр - грузовая высота (высота штабеля), м [1.с.223];- норма загрузки, т/м³, [прил. 1.1; 1.с.222 табл. 52];

М - масса грузов, т;_пр - площадь строительного прямоугольника, м².

Исходные данные и результаты расчетов приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Расчет числа строительных прямоугольников камер хранения

Продукт	M	Fпр	gv	hгр	ßF	n	z
Масло сливочное	5	108	0,63	2	0,7	2	0.63
Сметана	25	108	0,75	2	0,65	2	1.2
Ряженка	30	108	0,30	2	0,7	4	3.3

Определение числа строительных прямоугольников компрессорного цеха, вспомогательных и служебно-бытовых помещений

=, (3.2)

где В - процент от строительной площади камер хранения холодильник; для вспомогательных помещений В=0,2÷0,4; для служебных помещений В=0,05÷0,1; для компрессорного цеха В=0,1÷0,15.

Результаты расчетов и исходные данные сводим в таблицу 3. 2

Таблица 3.2 - Расчет числа строительных прямоугольников компрессорного цеха, вспомогательных служебно-бытовых помещений

Помещение	Fстр	Fпр	В	n
Компрессорный цех	1080	108	0,1	2
Вспомогательные помещения	1080	108	0,2	4
Служебно-бытовые помещения	1080	108	0,05	2

Принимаем следующую планировку холодильника

Сметана		Ряженка
Масло сливочное
Вспомогательное помещение		Служебное помещение
		Компрессорная
Автоплатформа

4. Расчет толщины теплоизоляционного слоя

Изоляция охлаждаемых помещений. Наличие теплоизоляционных наружных и внутренних ограждений является важнейшей характерной особенностью охлаждаемых помещений холодильных предприятий, отличающей их от аналогичных конструкций других промышленных зданий. При строительстве холодильного предприятия на создание изоляции приходится (25-40)% стоимости всего сооружения, а на каждую тонну вместимости холодильника расходуется до 0,6 м³ теплоизоляционных материалов, в связи с чем должно быть уделено серьёзное внимание правильному выбору изоляционного материала, тщательному проектированию и выполнению изоляционных конструкций ограждений.

Отсутствие изоляции или уменьшение её термического сопротивления приводят к невозможности поддержания в охлаждаемых помещениях нужных теплового и влажностного режимов, увеличению усушки продуктов, порче хранящихся ценных грузов и увеличению расхода энергии на производство холода

Теплоизоляционные материалы (далее ТИМ) должны обладать определёнными свойствами, позволяющими изолированным ограждениям успешно выполнять свои функции в течение длительного срока, это:

низкая способность проводить теплоту, характеризуемая соответственно малым значением теплопроводности λ;

- ТИМ должны обладать малой гигроскопичностью и малым водопоглощением;

ТИМ должны быть температуростойкими и морозостойкими;

ТИМ должны быть негорючими или обладать возможно меньшей горючестью;

ТИМ должны быть химически инертными по отношению к материалам, с которыми они могут контактировать в изоляционной конструкции;

ТИМ не должны иметь запаха и воспринимать его;

ТИМ должны быть защищены от грызунов и не привлекать их;

ТИМ должны обладать достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать воздействия, неизбежные при транспортировке, укладке и эксплуатации (нагрузка от продуктов, загрузочно-разгрузочных средств, удары, вибрация);

ТИМ должны легко обрабатываться (резаться, пилиться и т.д.) обычными режущими инструментами;

-       ТИМ должны обладать приемлемыми экономическими показателями.

 При прочих удовлетворительных свойствах высокая стоимость материала или его малые ресурсы ограничивают возможность применения такого материала.

Материалов, обладающими всеми перечисленными свойствами, пока не существует. Как правило, ТИМ выбирают не только с учётом их положительных или отрицательных качеств, но и с учётом реальной возможности получения материала на месте строительства, а также значимости и назначения объекта [4, с. 63].

Очень перспективными материалами являются пенопласты, получаемые путем вспенивания синтетических смол.

Пенопласты имеют мелкие замкнутые поры и этим отличаются от поропластов - тоже вспененных пластмасс, но имеющих соединяющиеся (незамкнутые) поры и поэтому неиспользуемых в качестве теплоизоляционных материалов. В зависимости от рецептуры и характера технологического процесса изготовления пенопласты могут быть жесткими, полужесткими и эластичными с порами необходимого размера: изделиям могут быть приданы желаемые свойства (например, уменьшена горючесть).

Пенопласты делятся на термопластичные, или термообратимые, размягчающиеся при повторных нагреваниях, и термонепластичные, или термонеобратимые, отвердевающие при первом цикле нагревания и не размягчающиеся при повторных нагреваниях; к первым относятся пенополистиролы (ПС) пенополивинилхлориды (ПХВ), ко вторым - пенополиуританы (ПУ), а также материалы на основе фенольно-формальдегидных (ФФ), эпоксидных (Э) и кремнийорганических (К) смол.

Пенополистирол (ПС) производят беспрессовым способом. Беспрессовый способ имеет две разновидности. По одной из них получают наиболее легкие пенополистиролы. В качестве газообразователей применяют легкокипящие жидкости (изопентан, хлористый метилен и хладоны), которыми насыщают в автоклавах гранулы полимера (зерна диаметром 0,2-0,5 мм) под давлением. Гранулы засыпают в формы (для получения плит и других изделий) или в пространство между стенками изолируемого объема аппарата, конструкции. При последующем нагревании (водяным паром, в поле тока высокой частоты) до высокоэластичного состояния гранулы вспениваются, расширяясь примерно в десять раз благодаря выделению газа, и склеиваются между собой. Так производят плиты и скорлупы из одного из распространенных пенопластов ПСБ - пенополистирола беспрессового, имеющего теплопроводность (0,047-0,052) Вт/(мК) при объемной массе (20-40)кг/м³. Этот материал горит коптящим пламенем. Он применяется при температурах от минус 80 до 70⁰С. Отечественной промышленностью выпускается самозатухающий пенопласт ПСБ-С. Пенопласт имеют малую гигроскопичность (1-3%) и малое водопоглащение (до 20%), хотя при проверке ПСБ-С после нескольких лет работы в ограждении холодильника были получены более высокие значения. Предел прочности ПСБС на сжатие (150-500) кПа.

Теплоизоляционная конструкция здания холодильника должна содержать теплоизоляционный слой из материала, удовлетворяющего условию: ;  при 20^оС [4, с.23].

Толщина слоя теплоизоляции обычно определяется из условия, что термическое сопротивление ограждения не меньше нормативного значения  или что влага из окружающего воздуха не будет конденсироваться на поверхности теплоизоляционной конструкции при расчётных значениях температуры и влажности окружающего воздуха (т.е. недопущения конденсации пара на поверхности).

Для теплоизоляционных конструкций здания холодильника толщина теплоизоляционного слоя  определяется по формуле [4, с.24]

 (4.1)

где  - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, Вт/(мК);

принимаем по приложению 12 [4, с. 215];

 - нормативное значение термического сопротивления, м²К/Вт; принимаем по приложениям 1, 2, 3, 4, 5, 6 [4, с.568-569] или рассчитываем по условию недопущения конденсации влаги.

 (4.2)

где  - коэффициент, характеризующий массивность ограждения;

 - для массивных ограждений;

 - для ограждений средней массивности;

 - для лёгких ограждений [4, с.90];

 - температуры воздуха в помещениях с наружной и с внутренней стороны, разделённых стеной, ^оС;

 - коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней поверхностей ограждения,

Вт/(м²К); принимаем по приложению 14 [4, с.216];

 - температура точки росы, ^оС;

 - сумма термических сопротивлений всех слоёв ограждения, кроме теплоизоляционного, м²К/Вт.

Принятые теплоизоляционные конструкции ограждений представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Теплоизоляционные конструкции ограждений

Конструкция ограждения	Материал слоя	, м	, Вт/м К
1 Наружная стена	1 Кирпичная кладка 2 Цементная штукатурка 3 Два слоя гидроизола на битумной мастике 4 Пенополистирол ПСБ-С 5 Цементная штукатурка	0,38 0,02 0,004 - 0,02	0,81 0,93 0,3 0,05 0,93
2 Покрытие	1 Пять слоёв гидроизола на битумной мастике 2 Бетонная стяжка 3 Пергамин 4 Пенополистирол ПСБ-С 5 Железобетонная плита	0,012 0,04 0,01  0,35	0,3 1,86 0,15 0,05 2,04
3 Внутренняя стена	1 Кирпичная кладка 2 Цементная штукатурка 3 Два слоя гидроизола на битумной мастике 4 Пенополистирол ПСБ-С 5 Цементная штукатурка	0,25 0,02 0,004  0,02	0,81 0,93 0,3 0,05 0,93
4 Перегородка	1 Цементная штукатурка 2 Два слоя гидроизола на битумной мастике 3 Пенобетон 4 Цементная штукатурка	0,02 0,004 0,25 0,02	0,93 0,3 0,26 0,93
5 Обогреваемый пол на грунте	1 Тяжёлый бетон 2 Бетонная стяжка 3 Слой пергамина 4 Пенополистирол ПСБ-С 5 Цементный раствор 6 Строительный песок 7 Бетонная плита с электрообогревом	0,04 0,08 0,001 0,025 1,35	1,86 1,86 0,15 0,05 0,93 0,58
6 Неизолированный пол на грунте	1. Монолитное бетонное покрытие 2. Бетонная подготовка 3. Насыпной грунт	0,05 0,1 1,2	1,86 1,86 0,84

Расчёт толщины теплоизоляции для камеры хранения цельномолочной продукции №1:

для наружной стены

Принимаем теплоизоляционный слой , состоящий из двух плит толщиной 0,1м.

Действительное значение термического сопротивления

 

для внутренней стены северной

Принимаем теплоизоляционный слой , состоящий из двух плит толщиной 0,1м.

Действительное значение термического сопротивления

По формуле 4.1 аналогичным образом рассчитываются покрытие, пол, внутренние и наружные стены других камер. Полученные результаты сведены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Расчёт толщины теплоизоляции

Наименование ограждения	Требуемое термическое сопротивление	Расчетная толщина теплоизоляции	Действительная толщина теплоизоляции	Действительное термическое сопротивление
Камера хранения цельномолочной продукции №1
внутренняя стена южная	2,4	0,09	0,1	2,6
внутренняя стена западная		0,09	0,1	2,6
внутренняя стена восточная		0,09	0,1	2,6
перегородка северная	-	-	-	-
покрытие	2,8	0,125	0,125	2,8
пол неизолированный	-	-	-	-
Экспедиция
наружная стена северная	2,28	0,08	0,1	2,66
внутренняя стена восточная	2,4	0,09	0,1	2,6
внутренняя стена западная	2,4	0,09	0,1	2,6
перегородка южная	-	-	-	-
пол неизолированный	-	-	-	-
покрытие	2,8	0,125	0,125	2,8

5. Тепловой расчеты камеры холодильника

холодильник тепловой теплоизоляционный расчет

При расчете охлаждаемых помещений в общем случае определяют следующие теплопритоки Q, кВт

=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅, (5. 1)

где Q₁ - теплоприток от окружающей среды через ограждения, кВт;₂ - теплоприток от продукции при их холодильной обработке, кВт;₃ - теплоприток от наружного воздуха при вентиляции охлаждаемого помещения, кВт;₄ - теплоприток от источников, связанных с эксплуатацией охлаждаемых помещений, кВт.

Теплоприток от окружающей среды

Этот теплоприток Q₁ в общем случае включает теплопритоки, обусловленные разностью температур окружающего воздуха и помещения, и солнечным тепловым излучением.

₁ = Q_1Т + Q_1C, (5.2)_1Т =, (5.3)_1C=, (5.4)

где Q_1T - теплоприток, обусловленный разностью температур окружающего воздуха и помещения, кВт;_1C - теплоприток, обусловленный солнечным тепловым излучением, кВт, [прил. 3.3] [1.с. 330, табл. 58];_н - площадь поверхности ограждения, м2;_н - температура воздуха с наружной стороны ограждения, определяемая расчетом в зависимости от типа ограждения, ºC, [прил. 3.1] [1.с. 417];_пм - температура воздуха в помещении, принимаемая по нормативным документам, ºC;

Дt_c - избыточная разность температур, вызванная солнечным тепловым излучением, ºC;

К_н - коэффициент теплопередачи, кВт/(м2К), [прил. 3.2] [1.с. 311].

Результаты расчетов и сводные данные сводим в таблицу 5.1

Таблица 5.1 - Теплопритоки через ограждения

№ камеры	Ограждения	tпм, ºC		Размер			F, м2	tн, ºC	Дt, ºC		Кн, Вт/м2К		Дtc, ºC		Q1T, кВт
				L	B	H
1	НС - С	1		36	-	4,8	172,8	34	33		0,30		0		1770
	НС - В	1		12	-	4,8	57,6	34	33		0,30		11		570
	ВС - Ю	1		36	-	4,8	172,8	20	19		0,59		9,1		1937
	ВС - З	1		12	-	4,8	57,6	20	19		0,42		13,2		459		1		36	12	-	432	34	33		0,30		9,1		4276
Итого по камере															24170
№ камеры	Ограждения		tпм, ºC	Размер			F, м2	tн, ºC		Дt, ºC		Кн, Вт/м2К		Дtc, ºC		Q1T, кВт
				L	B	H
2	ВС - С		1	36	-	4,8	172,8	34		33		0,30		0		1710.7
	ВС - В		1	6	-	4,8	28,8	20		19		0,42		11,0		229,8
	ВС - Ю		1	36	-	4,8	172,8	1		0		0,59		9,1		-
	НС - З		1	6	-	4,8	28,8	34		33		0,30		13,2		285,1
	Покрытие		1	36	12	-	432	34		33		0,30		9,1		4276,8
Итого по камере																20873,6
3	ВС - С		1	36	-	4,8	172,8	1		0		0,59		0		-
	ВС - В		1	6	-	4,8	28,8	20		19		0,42		11		229,8
	ВС - Ю		1	36	-	4,8	172,8	20		19		0,42		9.1		1378,9
	НС - З		1	6	-	4,8	28,8	34		33		0,30		13.2		285,1
	Покрытие		1	36	12	-	432	34		33		0,30		9,1		4276,8
Итого по камере																20541,8

Теплоприток от продуктов при их холодильной обработке

₂=, (5.5)

где Q_2пр - теплоприток от продуктов, кВт; _2т - теплоприток от тары, кВт;

Теплоприток от продуктов Q_2пр, кВт

_2пр=, (5.6)

где М_пр - масса обрабатываемых продуктов, кг;₁ и i₂ - энтальпии, соответствующие начальной и конечной температурам продукта,  кДж/кг, [прил. 3.4] [1.с.419];

ф - продолжительность тепловой обработки продукта, ч;

Теплоприток от тары Q_2т, кВт

_2т=, (5.7)

где М_т - масса тары, кг, [прил. 3.5];₁ и t₂ - температура тары начальная и конечная, ºC;

с_т - удельная теплоемкость тары, кДж/кгК, равная: для деревянной и картонной тары cт=2,3; для металлической cт=0,5; для стеклянной cт=0,8;

ф - продолжительность тепловой обработки продукта, ч.

Результаты расчетов и исходные данные сводим в таблицу 5.2.

Теплоприток от вентиляции помещений наружным воздухом

Теплоприток Q₃ учитывают только в том случае, если вентиляция требуется по технологической документации

₃=, (5.8)

где V_пм - объем воздуха в помещении, м³;

с_пм - плотность воздуха в охлаждаемом помещении, кг/м3;

а_пм - кратность воздухообмена в помещении; [прил. 3.6] [1.с. 333]_н и i_пм - энтальпии воздуха, соответствующие наружной температуре и температуре воздуха в охлаждаемом помещении, кДж/кг.

Результаты вычислений и исходные данные сводим в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Теплопритоки от вентиляции

№ камеры	Размеры, мм			а, т/сут	рв, кг/м3	Iн, кДж	Дiв, кДж/кг	Vn, м3	Q3, Вт
	L	B	H
1	36	12	4,8	5	1,29	71	13	2073	8918
2	36	6	4,8	5	1,29	71	13	1036	4457
3	36	6	4,8	5	1,29	71	13	1036	4457

Сумма эксплуатационных теплопритоков определяется по зависимостиQ₄, кВт

₄=Q_4.1+Q_4.2+Q_4.3+Q_4.4, (5.9)

где Q_4.1 - теплоприток от освещения, кВт;_4.2 - теплоприток от работающих электродвигателей, кВт;_4.3 - теплоприток от работающих людей, кВт;_4.4 - теплоприток из смежных помещений через открытые двери, кВт.

Теплоприток от освещения Q_4.1, кВт

_4.1=, (5.10)

где А - относительная мощность светильников, кВт/м²;_пм - площадь помещения, м^2.

Теплоприток от работающих электродвигателей Q_4.2, кВт

_4.2= или Q_4.2=, (5.11)

где N_эл - мощность электродвигателей, одновременно работающих в помещении, кВт, [прил. 3.10], [1.с.334]_4.2 - относительная мощность электродвигателей, работающих в помещении, кВт/м2.

Теплоприток от работающих людейQ_4.3, кВт

_4.3=, (5.12)

где n - число людей одновременно работающих в помещении; обычно 2-3 человека при _пм<200м² и 3-4 при F_пм>200м², [прил. 3.10], [1.с.333].

Теплоприток из смежных помещений через открытые двери Q_4.4, кВт

_4.4=, (5.13)

где B - удельный теплоприток при открывании дверей, кВт;- площадь камеры, м².

Результаты расчета и исходные данные сводим в таблицу 5.3.

Таблица 5.3 - Эксплуатационные теплопритоки

№ камеры	А, кВт/м2	F, м2	n, чел	NЭ, кВт	В, кВт/м2	Q4.1, Вт	Q4.2, Вт	Q4.3, Вт	Q4.4, Вт	Q4, Вт  КМ Об.
1	2,3	2,3	2	6	12	498,8	700	4800	2592	5153,2	8588,8
2	432	2,3	2	6	12	993,6	700	4800	700,5	7006,5	11677,6
3	432	2,3	2	6	12	993,6	700	4800	700,5	7006,5	11677,6

Таблица 5.4 - Сводная таблица теплопритоков

№ камеры	Q1	Q2	Q3	Q4		Qобщ.
				КМ	Об	КМ	Об
1	24170,4	2268,3	8918	5153,2	8588,8	40509,9	43945,5
2	20873,6	17797	4457	7006,5	11677,6	50134,1	54805,2
3	20541,8	13968	4457	7006,5	11677,6	45973,3	50644,4
Итого						136617,3	149395

 

6. Выбор обоснование системы охлаждения

На холодильниках принимают две системы охлаждения: непосредственное охлаждение помещения кипящим хладагентом и косвенное охлаждение промежуточным хладоносителем.

Наиболее предпочтительным является применение непосредственного охлаждения. Так как использование промежуточного хладоносителя влечет за собой дополнительные потери холода и, кроме того, нам необходимо создать принудительное движение воздуха в камерах для вентиляции, следовательно, из способов охлаждения наиболее перспективным является охлаждение с помощью воздухоохладителей. В зависимости от рабочего тела, подаваемого в воздухоохладители, они разделяются на непосредственного охлаждения и рассольные.

Выбираем потолочные воздухоохладители типа ВОП с нижней подачей хладагента. Они предназначены для охлаждения воздуха в камерах хранения продуктов. Воздухоохладители состоят из охлаждающей батареи, узла вентиляторов, поддона для сбора талой воды и обшивки.

При охлаждении камер с помощью воздухоохладителей ускоряется процесс отвода теплоты от продукта, достигается равномерное распределение температуры по всему объему камеры.

В роли холодильного агента применяется аммиак. Аммиак R717 (NH₃). Бесцветный газ с резким запахом, температура кипения NH₃ при барометрическом давлении минус 33,3 ⁰С. Он обладает хорошими термодинамическими свойствами, большой объемной холодопроизводительностью.

Аммиак практически нерастворим в масле и очень интенсивно поглощается водой. Утечки аммиака из холодной системы легко обнаруживаются по запаху или с помощью лакмусовой бумаги. С черными металлами (сталь, чугун) аммиак не вступает в реакцию, но в присутствии влаги разъедает цинк, медь и медные сплавы.

Оказывает вредное действие на человека - раздражает слизистые оболочки глаз, желудка, дыхательных путей, вызывает ожоги кожного покрова и спазмы дыхательных органов. Обладая резким запахом, аммиак распознается органами осязания человека при концентрации 0,0005%. При содержании аммиака в воздухе свыше 0,5% возможно отравление человека. При концентрации в воздухе (16-27)% R717 (аммиак) образует взрывчатую смесь.

Аммиак - дешевый хладагент с очень хорошими термодинамическими характеристиками. Он применяется в средних и крупных холодильных машинах с поршневыми и винтовыми компрессорами. Холодильные машины, работающие на R717, функционируют при температуре кипения хладагента до минус 70⁰С. В малых холодильных машинах NH₃ не применяется из-за его токсичности и взрывоопасности [5, с.689].

Схема холодильной установки должна отвечать следующим требованиям:

обеспечивать надежной поддержание заданного режима в охлаждаемых объектах и быть гибкой в эксплуатации;

быть по возможности простой и не требующей больших затрат для её выполнения;

быть наглядной и удобной для обслуживания, способствовать осуществлению быстрых;

безошибочных переключений и иных действий обслуживающего персонала;

обеспечивать безопасность обслуживающего персонала и долговечность установленного  оборудования.

Применение средств автоматики в значительной степени облегчает выполнение всех этих требований [4, с.174].

Проблема создания рациональных схем непосредственного охлаждения в значительной степени сосредоточена в правильном решении схемы узла подачи хладагента в испарительную систему. Здесь концентрируются и основные трудности, возникающие при работе установок непосредственного охлаждения, и основные недостатки этой системы.

Схемы узла подачи хладагента должны обеспечить:

надежную защиту от влажного хода компрессора (т.е. его работу сухим ходом) и полную безопасность установок от гидравлических ударов, так как наибольшее количество аварийных ситуаций на холодильных установках происходит в результате гидравлических ударов, возникающих главным образом при неправильной подаче хладагента в испарительную систему, при резких колебаниях тепловой нагрузки в охлаждаемых объектах, при вскипании хладагента в аппаратах из-за резкого понижения давления в них;

правильную раздачу жидкого хладагента по охлаждающим приборам охлаждаемых объектов в соответствии с изменяющейся тепловой нагрузкой на них;

возможность поддержания температуры в охлаждаемых объектах в заданных пределах;

устранение влияния гидростатического столба жидкого хладагента;

малую вместимость системы по хладагенту, так как большое количество хладагента, заключенного в испарительной системе, не только увеличивает первоначальные и эксплуатационные затраты, но и создает повышенную опасность эксплуатации такой установки;

возможно большую интенсивность те5плоодачи от поверхности охлаждающих приборов к кипящему в них хладагенту, что может быть достигнуто достаточным заполнением охлаждающих приборов и выходом из них влажного пара;

возможность удобного и быстрого удаления масла и загрязнений с внутренней поверхности охлаждающих приборов, а также инея (снеговой шубы) с их наружной поверхности.

Схемы узла подачи хладагента в охлаждающие приборы различают, прежде всего, по способу подачи, т.е. под действием какой разности давлений подается хладагент в охлаждающие приборы.

Можно указать три способа подачи [4, с.189]:

под действием разности давлений конденсации и кипения;

под действием разности давлений, создаваемой столбом жидкости;

под действием разности давлений, создаваемой насосом.

Схемы питания испарителей жидким хладагентом различают также по направлению движения жидкости в охлаждающем приборе: могут быть схемы с нижней подачей и с верхней подачей, при которой хладагент поступает в батарею сверху, а образовавшийся пар отводиться снизу.

Насосная схема имеет значительные преимущества перед первыми двумя способами. Применение насоса существенно усиливает циркуляцию жидкости, так как производительность насоса выбирается такой, чтобы кратность циркуляции была по крайней мере 3 - 6 в период расчетной нагрузки. Это увеличивает эффект саморегулирования подачи и практически освобождает от необходимости вмешиваться в раздачу жидкости по объектам, а также улучшает теплоотдачу в охлаждающих приборах. При такой циркуляции жидкости значительно уменьшается влияние переменного заполнения охлаждающих приборов и выброса жидкости при резком изменении тепловой нагрузки; что создаёт более безопасные условия работы системы [4, с.196].

Безнасосные схемы относительно просты и достаточно надежны, особенно для малых и средних установок. На крупных установках с большим числом охлаждаемых объектов применение подобных схем требует большого количества автоматических регулирующих приборов, нуждающихся в обслуживании и ремонте. Поэтому для таких крупных установок в большинстве случаев оказываются более целесообразными насосные схемы [4, с.206].

Насосно-циркуляционную систему охлаждения предусматривают для холодильников, в которых хранят творог, сметану и другие продукты, а также для производственных холодильных камер. Для всех потребителей холода применяют верхнюю подачу аммиака (с совмещенным сливом жидкости и отсосом паров) в охлаждающие приборы, монтируемые обычно высоко под потолком камер.

Для технологических аппаратов производственных цехов (танки, пластинчатые охладители и др.) непосредственное охлаждение не проектируется, они обеспечиваются холодом посредством рассола и ледяной воды.

Для распределения холодильного агента по потребителям холода предусматривают централизованную или децентрализованную распределительную станцию (с жидкостными, всасывающими, оттаивательными и дренажными коллекторами).

При централизованной станции значительно возрастает объём монтажных работ по трубопроводам, длина которых получается очень большой, так как из аппаратного отделения необходимо прокладывать жидкостную и всасывающую трубы в каждую камеру и к каждому потребителю холода. При децентрализованных распределительных станциях для холодильника и технологических цехов, размещаемых на площадках или антресолях поблизости от потребителей холода, общую длину аммиачных трубопроводов разводки можно сократить в несколько раз.

В автоматизированных системах для прекращения подачи жидкого аммиака в охлаждающие приборы и возобновления подачи при повышении температуры достаточно предусмотреть один соленоидный вентиль СВМ на общей жидкостной линии камеры. При раздельном питании жидкостью потолочных и пристенных батарей или нескольких групп подвесных воздухоохладителей следует предусматривать в схемах возможность регулирования распределения жидкости по этому оборудованию посредством ручных регулирующих вентилей, оставляя на всю камеру один СВМ на жидкостной линии камеры. Этот принцип следует сохранить и для универсальных камер. Переключение их с одного режима (минус 20^оС) на другой (0^оС) достигается запорными вентилями.

Охлаждение ледяной воды осуществляют в открытых испарителях панельного типа.

При проектировании насосно-циркуляционных систем охлаждения для городских молочных заводов применяют циркуляционные ресиверы вертикального типа, устанавливаемые в аппаратных отделениях компрессорных цехов. Емкость этих ресиверов обычно небольшая, однако её можно уменьшить, приняв для всех камер холодильника воздушное охлаждение.

Для испарителей панельного типа, используемых для охлаждения воды, предусматривают безнасосную подачу аммиака. Панельный испаритель для охлаждения воды работает при температуре кипения минус 3^оС с подачей жидкого аммиака с помощью регулятора уровня. Схема строится таким образом, что каждый режим температуры кипения обслуживается отдельной группой компрессоров.

Для оттаивания воздухоохладителей проектируют подачу в них горячих паров аммиака и электрообогрев ТЭНами, а для оттаивания батарей используют только горячие пары.

При высоте камер одноэтажного холодильника молокозавода 6 м в чистоте и отметке пола машинного отделения минус 1.000, т.е. на 1,0 м ниже отметки пола холодильника (⁺0,000), уровни полов аппаратного и компрессорного отделений принимают одинаковыми. Это удобно в эксплуатации и позволяет применять вертикальные циркуляционные ресиверы с обеспечением высоты подпора столба жидкости над осью аммиачного насоса в размере до 2,45м, что достаточно для устойчивой его работы [3, с.78].

Однако в последние годы получили распространение так называемые компаундные схемы, в которых циркуляционные ресиверы, работающие при более высоких давлениях кипения, используют одновременно и как промежуточные сосуды для ступеней, работающих при более низких давлениях. Учитывая многообразие выполняемых функций, этот ресивер обычно называют компаундным.

Применение компаундных схем позволяет отказаться от промежуточных сосудов, создающих определенную опасность гидравлического удара для компрессора ступени высокого давления, а также использовать компрессоры одноступенчатого сжатия, что упрощает систему автоматического управления и делает ее более надежной.

Достоинствами компаундной холодильной установки являются упрощение схемы, уменьшение числа аппаратов (промсосудов), сокращение длины трубопроводов, количества арматуры, приборов автоматики, возможность применения однотипных компрессоров, а значит и однотипных запасных частей, расходных материалов [4, с.211].

Конденсатор служит для передачи теплоты холодильного агента охлаждающей среде или «источнику высокой температуры». В общем случае перегретый пар холодильного агента в конденсаторе охлаждается до температуры насыщения, конденсируется и охлаждается на несколько градусов ниже температуры конденсации.

Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы получили широкое применение для аммиачных и хладоновых холодильных машин в большом интервале производительности.

При работе машины на хладагентах, ограничено растворяющих в себе смазочное масло, последнее уносится из компрессора в систему, оседает на стенках теплообменных труб аппаратов и ухудшает их работу. Для удаления масла из системы в машинах, работающих на таких хладагентах как R717, служат маслоотделители и маслосборники. Гидроциклоны - маслоотделители инерционного типа, предназначены для отделения смазочного масла от жидкого хладагента с ограниченной растворимостью.

Из-за наличия в системе неконденсирующихся газов ухудшается энергетическая эффективность холодильной машины, так как снижаются коэффициенты теплопередачи в аппаратах, повышается давление конденсации и увеличивается расход энергии на сжатие пара хладагента в компрессоре. Для удаления попадающего в холодильную систему воздуха устанавливают воздухоотделитель.

По назначению ресиверы делятся на линейные, циркуляционные и дренажные. Назначением линейного ресивера является освобождение конденсатора от жидкого хладагента и обеспечение равномерной подачи его на регулирующую станцию. Выбор типа линейного ресивера существенного значения не имеет. Применяют только ресиверы проходного типа горизонтального исполнения промсосуда. Линейный ресивер является общим элементом для холодильной установки, и количество их должно быть минимальным.

Циркуляционные ресиверы применяют в насосных, циркуляционных схемах подачи хладагента в испарительную систему. Этот ресивер обеспечивает устойчивую работу аммиачных насосов. Узел циркуляционного ресивера может иметь несколько вариантов исполнения: горизонтальный циркуляционный ресивер не выполняющий функции отделения жидкости, он дополняется устанавливаемым над ним отделителем жидкости; вертикальный циркуляционный ресивер выполняющий функцию отделителя жидкости; горизонтальный циркуляционный ресивер, совмещающий функции отделителя жидкости.

Дренажные ресиверы предназначены для выпуска в них жидкого хладагента при ремонте основных аппаратов и оттаивании снеговой шубы с батарей непосредственного испарения.

Компаундный ресивер может выполнять функции линейного, циркуляционного и дренажного ресиверов, промсосудов и отделителя жидкости.

Целевое назначение установки определяет выбор вида хладоснабжения (централизованное, децентрализованное), способа охлаждения (непосредственный, косвенный), типа компрессорного агрегата (поршневой, винтовой, аммиачный, хладоновый, с автоматически изменяемой или неизменяемой производительностью).

Расчетный режим работы холодильной установки (температуры кипения и конденсации хладагента, охлаждающей воды, хладоносителя на выходе из испарителя; давления кипения, конденсации, промежуточное) определяет выбор марки агрегата (высоко-, средне- и низкотемпературный, одно- и двухступенчатый) и вида схемы установки (традиционная, компаундная). Границей применения одноступенчатых агрегатов считают отношения давлений конденсации и кипения π=5÷7. компаундную схему предпочтительней выбирать для условий, при которых требуется компактность и высокий уровень автоматизации и надежности /9, с.80/.

Как следует из вышеизложенного, компаундные холодильные установки имеют определенные достоинства по сравнению с традиционными многоступенчатыми схемами. Но не все потенциальные возможности могут быть реализованы. Так, последовательное многократное дросселирование хладагента с промежуточным отбором пара, казалось бы, должно дать определённый эффект, но при реализации возникают сложности практического характера. Разность давлений между ближайшими изобарами может составлять небольшое значение, которое не обеспечит требуемую подачу жидкого хладагента, работу соленоидного вентиля на линии подачи жидкого хладагента и эффективную работу компрессора. Отсутствие в составе установки линейного и дренажного ресиверов не исключает того, что их функции должен выполнять другой аппарат и его вместимость увеличивается в расчете на совмещение функций. Промежуточные температуры, совпадающие с температурами кипения, не всегда являются оптимальными, обеспечивающими минимальный расход ресурса при многоступенчатом сжатии [4, с.214].

Таким образом, для проектирования принимаем компаундную двухзвенную схему холодильной установки на четыре температуры кипения.

7. Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования

Расчёт и подбор приборов охлаждения

_во.р=, (7.1)

где Q_во - тепловая нагрузка на воздухоохладители, кВт;_во - коэффициент теплопередачи, кВт/(м²К), [прил. 4.1], [1.с.167];

и_во - разность теплообменивающихся, ºC.

Расчёт площади теплопередающей поверхности производим в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Расчёт площади теплопередающей поверхности

№ камеры	И, ºC	Qво, Вт	kво, Вт/(м2К)	Fво.р, м2
1	10	43945,5	16,3	269
2	10	54805,2	16,3	336
3	10	50644,4	16,3	310

Подбираем два воздухоохладителя марки Я10-АВ2-150 для камеры №1; по два воздухоохладителя марки Я10-АВ2-250 для камер №2 и №3 соответственно. Техническая характеристика воздухоохладителей дана в таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Техническая характеристика воздухоохладителей

Показатель	Марка аппарата Я 10-ФВП
Суммарный расход воздуха, м3/с	4,4
Шаг ребер, мм	17,5
Объем внутритрубного пространства, м3	0,6
Масса, кг	2400
Габариты, мм Длина Ширина Высота	2145 1840 3080

Расчёт и подбор компрессоров

Удельная массовая холодопроизводительностьq₀, кДж/кг

₀=i₁-i₄, (7.2)

где i₁ - энтальпия пара в точке 1, кДж/кг;₄ - энтальпия пара в точке 4, кДж/кг.₀=1680-570=1110 кДж/кг

Действительная масса всасываемого пара m_д, кг/с

_д=, (7.3)

где Q₀ - требуемая холодопроизводительность компрессорных агрегатов, кВт._д=кг/с

Действительная объёмная подачаV_д, м³/с

_д=, (7.4)

где v₁ - удельный объем всасываемого пара в точке 1, м³/кг.

Индикаторный коэффициент подачи л₁,

л₁=, (7.5)

где р₀ - давление кипения хладагента, мПа;

Др_вс - депрессия при всасывании, Др_вс=5 кПа;

Др_н - депрессия при нагнетании, Др_н=10 кПа;

Р_к - давление конденсации, мПа.

Коэффициент невидимых потерь л_w

, (7.6)

Коэффициент подачи компрессоров л

, (7.7)

Теоретическая объёмная подача V_т, м³/с

, (7.8)

м³/с

По объёмной теоретической подаче подбираем компрессорные агрегаты марки АО 600 П в количестве две штуки; техническая характеристика агрегата приведена в таблице 7.3.

Таблица 7.3 - Техническая характеристика компрессорных агрегатов

Марка компрессора	Хладагент	Число цилиндров	Диаметр цилиндров, мм	Объемная теоретическая подача	Эффективная мощность, кВт	Габаритные размеры, мм	Диаметр патрубков, Dy.вс /Dy.н
АО600П	R717	2	280	0,44	190	4060×3547×1735	200/150

 

Расчёт и подбор конденсаторов

Расчёт и подбор конденсаторов производится по площади теплопередающей поверхности, определяемой по формуле

_к.р=, (7.9)

где Q_к.р - расчетная тепловая нагрузка на конденсаторы, кВт.

_к.р=m_дх (i₂-i3), (7.10)

И_к.р - разность теплообменивающихся сред;_к.р - коэффициент теплопередачи конденсатора._к.р= кВт_к.р=м²

По F_к.р подбираем конденсаторы марки КТГ-160 в количестве одного штуки.

Таблица 7.4 - Техническая характеристика конденсатора

Марка	Площадь теплопередающей поверхности, м2	Вместимость межтрубного пространства,	Вместимость трубного пространства	Количество труб, n	Диаметр кожуха	Условный проход d1/d2	Масса, кг
КТГ-200	200	2,32	1,86	614	1000	40/200	5580

 

Расчет аммиачных трубопроводов

Внутренний диаметр трубопроводов d, м

=, (7.11)

где d - внутренний диаметр трубы, м;- расход хладагента через трубопровод, кг/с;- удельный объем хладагента, м³/с;

w - скорость движения хладагента по трубопроводу, м/с. [прил. 7.1], [1.с.197 табл. 7.1].

Исходные данные и результаты расчета заносим в таблицу 7.5.

Таблица 7.5 - Аммиачные трубопроводы

№	Наименование трубопровода	m, кг/с	v, м3/кг	w, м/с	D, м	Характеристика трубопровода
						ГОСТ	DУ, мм	Dh×S, мм
1	Магистральныйнагнетательный	0,14	0,09	15	0,032	А8734	32	38×2,0
2	Магистральный всасывающий	0,14	0,35	10	0,08	А8732	80	89×3,5
3	Жидкостный к приборам охлаждения	0,14	0,001698	0,6	0,022	А8734	25	32×2,0
4	Жидкостный от конденсатора к линейному ресиверу	0,14	0,001640	0,6	0,022	А8734	25	32×2,0

Для безнасосных схем необходимо подобрать следующее вспомогательное оборудование: линейный ресивер, отделитель жидкости, защитные ресиверы, магистральный маслоотделитель, маслосборник.

Расчёт и подбор линейного ресивера

Вместимость ресивера V_лр,м³

, (7.12)

где (1/2-1/3-) m_д - количество хладагента проходящего через ресивер, кг/ч;

v₃ - удельный объем жидкости при tк, м³/кг._л.р=м³

Подбираем линейный ресивер марки 0,75 РД

Расчёт и подбор циркуляционного ресивера

Вместимость циркуляционного ресивера V_ц.р. определяем по формуле

V_ц.р >2 [V_н.т.+0,2 х (V_б+V_в.о.) + 0,3 V_вс.т.], (7.13)

Выбираем циркуляционный ресивер марки 2,5 РДВ в количестве одной штуки.

Таблица 7.6 - Техническая характеристика циркуляционного ресивера

Марка	Вместимость, м3	Габаритные размеры, мм				Масса, кг
		D	Н	В	d
2,5 РДВа	2,65	1000	4065	1340	150	955

Расчёт и подбор дренажного ресивера

Емкость дренажного ресивера принимаем равной емкости линейного ресивера.

Выбираем ресивер марки 2,5 РД.

Таблица 7.7 - Техническая характеристика ресиверов

Марка	Вместимость, м3	Габаритные размеры, мм				Масса, кг
		D	H	B	d
2,5 РД	2,55	800	2070	5610	50	990

Расчет и подбор магистрального маслоотделителя

Подбираем по диаметру нагнетательного магистрального трубопровода D_Y=32мм

Выбираем маслоотделитель марки 50 МА.

Таблица 7.8 - Техническая характеристика маслоотделителя

Масса, кг	Марка	Условный проход штуцера, мм	Диаметр корпуса, мм	Высота, мм
98	50 МА	50	257×8	1228

Расчет и подбор отделителя жидкости

Отделитель жидкости выбираем по диаметру магистрального всасывающего трубопровода D_y=80мм.

Выбираем отделитель жидкости марки 100 ОЖГ.

Таблица 7.9 - Техническая характеристика отделителя жидкости

Типоразмер	Диаметр корпуса DхS, мм	Высота H, мм	Габаритные размеры, мм			Масса, кг
			D	D1	D2
100 ОЖГ	500×6	2060	100	32	40	215

Расчет и подбор маслособирателя

Принимаем маслособиратель марки 60 МЗС.

Таблица 7.10 - Техническая характеристика маслособирателя

Марка	Диаметр корпуса, мм	Высота, мм	Масса, кг
60 МЗС	325×9	1275	35

Расчёт и подбор испарителя

Площадь теплопередающей поверхности F_и, м²

_и=, (7.14)

где Q₀ - холодопроизводительность холодильной машины, кВт._и=м²

Подбираем испаритель марки ИТГ-200. Техническая характеристика приведена в таблице 7.11.

Таблица 7.11 - Техническая характеристика испарителя

Марка испарителя	Площадь охлаждения, м2	Число секций	Размер бака, мм			Диаметр штуцеров, мм					Вместимость по аммиаку, м	Мощность мешалки	Масса испарителя, кг
			Вход пара	Выход пара	Выход хладоносителя	d1	d2	d3	d4	d
ИТГ-200	200	2,1	150	25	200	250	200	125	40	200	1,008	1,7	7120

Расчет и подбор насосов насосов для хладоносителя

Объемный расход циркулирующего хладоносителя V_хл, м³/с

_хл.=, (7.15)

где с_хл. - теплоемкость хладоносителя, кДж/кг;

с_хл. - плотность хладоносителя, кг/м3;_хл1 и t_хл2 - соответственно температура хладоносителя входящего и выходящего из испарителя, ºC._хл=м³/с

Подбираем насос марки ЦГ- 6,3/32 в количестве одного штуки.

Таблица 7.12 - Техническая характеристика насоса

Марка	Подача, Vх102, м3/с	Напор столба жидкого хладагента	Мощность электродвигателя, кВт	Габаритные размеры, мм			Масса электронасоса, кг
				D	L	H
ЦГ- 6,3/32	0,05	32	2,2	640	395	290	86

Расчёт оборотного водоснабжения

Расчёт и подбор градирни

Площадь поперечного сечения градирни определяем по формулеF₀, м²

₀=, (7.16)

где Q_k - тепловой поток в конденсаторе, кВт;_f - условная плотность теплового потока; для вентиляторной градирни q_f=47-57 Вт/м²,  [1,с.145 табл.27]₀=м²

Выбираем градирню марки ГПВ-320 в количестве трех штук.

Таблица 7.13 - Техническая характеристика градирни

Марка градирни	Тепловой поток при 5ºC	Площадь поперечного сечения градирни, м2	Массовый расход охлаждаемой воды, кг/с	Условная плотность теплового потока, кВт/м2	Мощность вентилятора, кВт	Габаритные размеры, мм		Масса, кг
						Основание в плане	Общая высота
ГПВ-320	372,16	6,5	17,8	57,3	6,4	2212×3540	2485	2006

Расчёт подбор насосов для воды

_в=, (7.17)

где Q_k - тепловой поток в конденсаторе, Вт;

с_w - теплоемкость воды, кДж/(кгК), [1, с.139];

с_w - плотность воды, кг/м³;_w1 - температура воды, поступающей на конденсатор, ºC;_w2 - температура воды, выходящей из конденсатора, ºC._в=м³/с

Подбираем насосы марки 4к-90/20 в количестве двух штук.

Таблица 7.14 - Техническая характеристика насоса

Марка	Подача, Vх102, м3/с	Напор, кПа	Мощность электродвигателя, кВт	Габаритные размеры, мм			Масса, кг
				D	L	H
4к-90/20	2,8	220	7	498	292	300	44,8

 

8. Описание схемы холодильной установки

Необходимый температурно-влажностный режим в охлаждаемых помещениях достигается за счет работы холодильной установки, включающей камерные приборы охлаждения. Они необходимы для отвода теплоты из помещений и передачи ее охлаждающей среде, циркулирующей в камерных приборах охлаждения. Выбираем непосредственный способ охлаждения, то есть отвод теплоты из помещений кипящим хладагентом.

Для камер хранения температура в камерах поддерживается на уровне 4ºC. Целесообразно применять одноступенчатую холодильную установку.

Принимаем непосредственное охлаждение с нижней подачей хладагента в приборы охлаждения.

Таким образом, проектируется аммиачная безнасосная схема холодильной установки на одну температуру кипения с нижней подачей хладагента в приборы охлаждения (воздухоохладители), которая является наиболее приемлемой для заданных условий.

Определение режима работы холодильной установки заключается в определении температур кипения, конденсации и всасывания, построении цикла в диаграмме хладагента и определении параметров всех узловых точек.

Определение температуры кипения хладагента t₀,ºC

₀=, (8.1)

где t_пм - температура воздуха в камере,ºC.₀= -4 ºC

Определение температуры конденсации

Определение температуры воды на входе в конденсатор t_вд.1,

_вд.1=t_мт+(3-4), (8.2)

где t_мт - температура мокрого термометра, определяется по i-d-диаграмме, ºC._вд.1=20+4=24 ºC

Определение температуры воды на выходе из конденсатора t_вд.2, ºC

_вд.2=t_вд.1+4, (8.3)

_вд.2=24+4=28ºC

Определение температуры конденсации t_к, ºC

_к=, (8.4)

_к=ºC

Определение температуры всасывания t_вс, ºC

_вс=t₀+(5-10), (8.5)

_вс=-6+7=1ºC

По данным расчета строим цикл в диаграмме S-T и определяем параметры узловых точек таблица 8.1.

Рисунок 8.1 - Цикл одноступенчатого сжатия

Таблица 8.1 - Параметры узловых точек

Параметр	1	1´	2	2´	3	3´	4
Температура, ºC	-4	1	85	31	31	20	-4
Давление, мПа	0,35	0,35	1,4	1,2	1,31	0,9	0,36
Энтальпия, кДж/кг	1680	1690	1890	1400	590	510	570
Удельный объем, м3/кг	0,35	0,35	0,14	0,09	0,001698	0,00164	0,06

9. Охрана труда и окружающей среды

Охрана труда - это свод законодательных актов и правил, соответствующих им гигиенических, организационных, технических, и социально-экономических мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособность человека в процессе труда.

При улучшении и оздоровлении условий работы труда важными моментами, является комплексная механизация и автоматизация технологических процессов, применение новых средств вычислительной техники и информационных технологий в научных исследованиях и на производстве.

Осуществление мероприятий по снижению производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, а также улучшение условий работы труда ведут к профессиональной активности трудящихся, росту производительности труда и сокращение потерь при производстве. Так как охрана труда наиболее полно осуществляется на базе новой технологии и научной организации труда, то при разработке и проектировании объекта используются новейшие разработки.

На работах с вредными условиями труда, к которым относятся эксплуатация аммиачных холодильных установок, а также на работах, производимых в особых температурных условиях или связанных с загрязнением, в обеспечении безопасности и сохранении работоспособности и здоровья, работникам выдаются бесплатно по установленным нормам специальная одежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты.

Они могут создать наиболее благоприятные для организма человека соотношения с окружающей внешней средой, обеспечить оптимальные условия для трудовой деятельности, эффективную защиту работающего, удобство при эксплуатации и отвечают требованиям технической эстетики и эргономики.

Федеральный закон РФ №181 «Об основах охраны труда в РФ»

Статья 1. Основные понятия, используемые в настоящем Федеральном законе:

Средства индивидуальной и коллективной защиты работников - технические средства, используемые для предотвращения или уменьшения воздействия на работников вредных или опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязнения.

Статья 8. Право работника на труд в условиях, соответствующих требованиям охраны труда.

Каждый работник имеет право на:

обеспечение средствами индивидуальной и коллективной защиты работников в соответствии с требованиями охраны труда за счет средств работодателя;

Трудовой кодекс Российской Федерации.

Статья 220. Гарантии права работников на труд в условиях, соответствующих требованиям охраны труда.

В случае необеспечения работника в соответствии с установленными нормами средствами индивидуальной и коллективной защиты работодатель не имеет права требовать от работника исполнения трудовых обязанностей и обязан оплатить возникший по этой причине простой в соответствии с настоящим Кодексом.

При выполнении монтажных работ и ремонтных работ, в компрессорных цехах пищевой промышленности, необходимо соблюдать требования СНиП и ССБТ, а также согласовывать все работы с действующими стандартами, нормами и правилами. К работам по ремонту и монтажу оборудования и конструкций допускаются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие вводный инструктаж по технике безопасности и получившие удостоверение на право производства указанных работ.

Требования предъявляемые к проектированию аммиачно-компрессорного цеха и монтажу оборудования:

Высота помещения машинного отделения - 4,8м, аппаратного - 3,6м. Для аммиачных установок аммиачно-компрессорный цех должен находиться в отдельном помещении и отделятся от холодильника капитальной стеной. Для сброса давления взрыва внутри здания ограждающие конструкции машинного и аппаратного отделений аммиачных холодильных установок должны иметь легко сбрасываемые элементы общей площадью не более 0,05м на 1м здания. Необходимо наличие двух выходов взаимоудаленных, один из них наружу.

В зависимости от характеристик используемых веществ и их количества производственные здания и склады по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на категории А, Б, В, Г, Д, Е. Аммиачно-компрессорный цех относят к категории пожаро и взрывоопасности В-1б, т.к. ПДК аммиака 0,02 мг/л, т.е. производство, связанное с применением жидкостей с температурой вспышки более 61⁰С; горючих пылей и волокон, НВП которых более 65 г/м³ к объему воздуха; а также вещей способных только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; твердых сгораемых веществ и материалов

Для обеспечения экстренной остановки оборудования в машинном отделении на выходе из компрессорного цеха должна быть смонтирована кнопка аварийного отключения силового электропитания, одновременно включающая сигнализацию и приточно-вытяжную вентиляцию (кратностью смены объёма воздуха 11). Для предупреждения отравлении обслуживающего персонала в цехе должны быть предусмотрены противогазы марки КД (серого цвета).

В машинном отделении должна быть аптечка общего назначения, содержащая стерильные перевязочные материалы; кровоостанавливающие средства; мазь пенициллиновую; двууглекислую соду; темные защитные очки; деревянные лопатки для наложения мази; нашатырный спирт и вариановые капли, амидопирин.

В аптечке должны быть (1-2)% раствор лимонной кислоты; 3% раствор молочной кислоты; (2-4)% раствор борной кислоты, 1% раствор новокаина, кодеин, спирт, альбуцид.

Для отчистки загрязненного воздуха от пыли, дыма, тумана предусматривают гравитационные пылеуловители, инерционные пылеуловители сухого и мокрого типов, электрические фильтры и тканевые пылеуловители.

Охрана труда тесно связана с задачами охраны природы. Очистка сточных вод и газовых выбросов в воздушный бассейн, сохранение и улучшение состояние почвы, борьба с шумом и вибраций, защита от электростатических полей и многое другое. Все эти мероприятия способствуют обеспечению нормальных условий работы и обитания человека.

Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды - совокупность государственных и общественных мероприятий направленных на сохранение атмосферы, почвы, растительности и животного мира, воды и земных недр. Это новая форма во взаимодействии человека и природы, рожденная в современных условиях она представляет систему государственных и общественных мер, направленных на гармоническое взаимодействие общества и природы, сохранение и воспроизводство действующих экологических сообществ и ресурсов.

Перед тем как производить какие-либо действия по защите окружающей среды необходимо провести анализ проектируемого объекта как источника негативных влияний на природу.

Одним из видов загрязнения природы является сам воздух, так как он после прохождения через цех компрессорного оборудования приобретает некоторые негативные факторы, которые отрицательно влияют на окружающую среду. Чтобы этого не происходило при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха предусматривается использование рециркуляции и установка дополнительных фильтров на вытяжных системах.

Во время эксплуатации, монтаже или ремонте воздухоохлаждающих устройств необходимо предусмотреть то, что рабочие вещества применяемые в холодильных машинах оказывают негативное влияние на окружающую среду. При заправке (сливе) хладагента нужно следить, чтобы не произошла утечка в атмосферу из баллона или соединительных шлангов. После слива хладагента его можно повторно использовать после регенерации, но следует помнить, что для побывавшего в эксплуатации хладагента используется специальная тара отличная от заправочных баллонов. Вместе с хладагентами используются холодильные масла, которые загрязняют почву и атмосферу. Хотя и разработка экологически чистых масел (экосмазки) ведется ускоренными темпами, но до сих пор в холодильных машинах используются старые масла. Следовательно, нужно собирать в специальные контейнеры использованное масло и утилизировать или регенерировать его.

Кроме того, при эксплуатации холодильного оборудования возникает проблема с водоснабжением, для снижения температуры работающего оборудования (компрессора). Поэтому для экономии водных ресурсов и поддержания надёжной работы холодильной установки, применяют систему оборотного водоснабжения.

Список используемой литературы

1. Лашутина Н.Г., Суедов В.П., Полужкин В.П. Холодильно-компрессорные машины и  установки, Колос. 1994 г. 423 с.

. Янвель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок - М.: ВО «Агропромиздат». 1989 г. 218 с.

. Справочник «Холодильные машины»: - М.: «Легкая и пищевая промышленность». 1982 г. 222 с.