Холодильная установка хладокомбината в г. Рязань

Холодильная установка хладокомбината в г. Рязань

Оглавление

 

Введение

1. Исходные данные

2. Выбор функциональной схемы холодильной установки и расчет термодинамических циклов

2.1 Выбор расчетного режима

2.2 Выбор термодинамического цикла холодильной установки

2.3 Определение параметров узловых точек циклов

2.4 Выбор функциональной схемы

3. Подбор холодильного оборудования

3.1 Компрессорные агрегаты

3.2 Подбор воздушного конденсатора

3.3 Подбор батарей

3.4 Подбор воздухоохладителей

4. Подбор ресиверов

4.1 Подбор линейного ресивера

4.2 Подбор циркуляционных ресиверов

4.3 Подбор компаундного ресивера со стояком

4.4 Выбор дренажного ресивера

4.5 Выбор маслосборника

4.6 Подбор маслоотделителя

4.7 Маслосборник

4.8 Отделитель жидкости

4.9 Подбор аммиачных насосов

5. Расчет трубопроводов

6. Объемно-планировочные решения

7. Автоматизация холодильной установки

8. Разработка принципиальной схемы холодильной установки

9. Техническое обслуживание

Список использованной литературы

Введение

Основным назначением холодильного предприятия в пищевой промышленности является создание условий, обеспечивающих сохранность и высокое качество скоропортящейся продукции животного и растительного происхождения. Эта задача может быть успешно решена созданием непрерывной холодильной цепи, т.е. комплекса технических средств, обеспечивающих непрерывное воздействие низких температур, на скоропортящиеся продукты, начиная с момента их производства (или заготовки) до их потребления.

Хладокомбинат являются частью производственного предприятия. Их ёмкость определяется производственной мощностью хладокомбината. Холодильная установка это лишь одно звено крупного предприятия, но без которой невозможно осуществить и соблюсти технологию производства мясной продукции.

Холодильная установка представляет собой совокупность машин, аппаратов, приборов и сооружений, предназначенных для производства и применения искусственного холода. Исходя из данного определения холодильная установка помимо основных элементов, входящих в состав холодильной машины и необходимых для осуществления обратного термодинамического цикла, включает в себя ещё аппараты, приборы, трубопроводы и сооружения, необходимые для реализации технологических процессов при низких температурах.

В соответствии с технологией, которую необходимо соблюдать в процессе работы мясоперерабатывающего предприятия, холодильная установка мясокомбината чаще всего поддерживать несколько различных температур кипения.

В данном случае разрабатываемая холодильная установка должна поддерживать три температуры кипения: , , . Реализация заданных режимов работы холодильной установки будет осуществляться на основе централизованной системы холодоснабжения, при этом относительно низкие температуры кипения будут получены за счет применения компаундной схемы холодоснабжения.

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

1. Исходные данные

Место расположения предприятия: г. Рязань, хладокомбинат

Краткая характеристика охлаждающих систем:

Температура кипения в охлаждающей системе,°С	Тепловая нагрузка в системах Qо, кВт	Доля тепловой нагрузки, отводимая
		батареями	воздухоохладителями
-8	500	15	85
-25	230	10	90
-35	610	-	100

Вид конденсатора - воздушный

Хладагент - R717.

Способ подачи хладагента в испарительную систему - насосно-циркуляционный

Вид подачи холодильного агента в охлаждающие устройства - верхняя

Способ удаления хладагента из дренажного ресивера - насосом

Тип циркуляционных ресиверов - горизонтальный

Способ регулирования температуры кипения - статический

Автоматизировать вспомогательный процесс - выпуск масла

2. Выбор функциональной схемы холодильной установки и расчет термодинамических циклов

2.1 Выбор расчетного режима

Расчетный режим холодильной установки характеризуется температурами кипения и конденсации хладагента. При проектировании установки за расчетный режим принимают интенсивность работы установки в наиболее напряженный по работе период года. Для данного периода (летнего), находим климатические параметры атмосферного воздуха в районе расположения хладокомбината (г. Рязань) [1]. Среднемесячная температура самого жаркого месяца: t _{ср. м} = 18,8°C [1].Среднемесячная относительная влажность самого жаркого месяца: φ = 54% [1]. Температура абсолютного максимума t _{аб мах} = 38,0 °C [1]. Определение расчетной температуры наружного воздуха:

_{н. р.} = t_{ср. м} + 0,15·t_{аб. мах} = 18,8 + 0,15·38,0 = 24,5 °C; [1]

Для воздушного конденсатора температура конденсации определяется по формуле:

Определяем температуру воздушного конденсации:

Определяем температуру воздуха на входе в конденсатор. Она равна расчетной температуре наружного воздуха:

_в1= t_{н. р.}

 

Определяем температуру воздуха на выходе их конденсатора:

_в2= t_в1+Δt_в,

где Δt_в - разность температур на входе и на выходе из конденсатора 6÷9°C, [1]

Находим среднюю температуру:

_ср = (t_в1 + t_в2) /2 = (24 + 31) /2 = 27°C

Находим температуру конденсации:

_к= t_ср +θ

где θ - средне логарифмическая разность температур 8÷12°C, [1]

_к= 27 +8=35 ºC

Принимаем температуру конденсации t_к=35 º C

Определение давлений кипения и конденсации

Для каждой температуры кипения и для температуры конденсации по учебному пособию “Термодинамические свойства веществ" для аммиака (на линия насыщения) определяем соответствующее давление [4]:

t₀₁ =-8°C р₀₁ = 0,315 МПа₀₂ = - 25 °C р₀₂ = 0,151 МПа₀₃ = - 35 °Cр₀₃ = 0,093 МПа_к = 35°C р_к = 1,351 МПа

холодильная установка компаудная схема

2.2 Выбор термодинамического цикла холодильной установки

Для выбора цикла рассчитываем отношение давлений хладагента в циклах:

При значении π > 6 принято выбирать схему с двухступенчатым сжатием, а при π < 6 - с одноступенчатым. Из расчета следует, что для реализации низкотемпературных уровней t₀₂ = - 25, t_о3 = - 35 °C требуется выбрать схему с двухступенчатым сжатием.

Для реализации требуемого цикла выбираю компаундную схему, в которой первый компрессор работает как верхняя ступень: поддерживает промежуточное давление в компаундном ресивере, и нагнетает пар в конденсатор. А второй и третий компрессоры в свою очередь, как низкие ступени: сжимают хладагент до промежуточного давления, совпадающего с температурой t₀₁ = - 8, и поддерживают требуемую температуру кипения в охлаждающих устройствах.

В соответствии с принятым схемой холодоснабжения пересчитываем отношения давлений:

 

2.3 Определение параметров узловых точек циклов

Построение термодинамического цикла холодильной системы заключается в определении основных параметров в узловых точках цикла. Эти параметры находят с помощью диаграммы LgP-h для аммиака, на которую нанесен выбранный цикл.

Перегрев пара, всасываемого в компрессора:

Для компрессора с температурой кипения  принимаем значение перегрева ;

Для компрессоров с температурой кипения  и  принимаем значение перегрева ;

Переохлаждение жидкости:

Переохлаждение жидкости в конденсаторе отсутствует, следовательно, температура хладагента на выходе из конденсатора соответствует температуре конденсации

Промежуточным давление для компрессоров с температурами кипения  и , является давление соответствующее температуре кипения

В соответствии со значениями основных параметров системы и принятыми значениями перегрева и переохлаждения в диаграмме был построен цикл, указаны основные точки цикла. Значения основных точек цикла были занесены в таблицу 1.

Таблица 1

Параметры узловых точек циклов

№ точки	t	P, МПа	I, кДж/кг	υ, м3/кг
1	-25	0,093	1430	1,31
2	59	0,31	1600
3	-15	0,15	1440	0,8
4	35	0,31	1490
5	2	0,31	1490	0,42
6	115	1,35	1720
7	35	1,35	350
1"	-35	0,093	1420
3"	-25	0,15	1425
5'	-8	0,31	150
5"	-8	0,31	1423
5п	-3	0,31	1460
5в	-8	0,31	350
3в	-25	0,15	150
1в	-35	0,093	150
6м	70	1,35	1590

2.4 Выбор функциональной схемы

Термодинамическая компаундная схема эквивалента схеме с промежуточным сосудом. Компрессора низкой ступени работающие на температуру кипения - 25 и - 35 ⁰С соединены с компаундным ресивером. Который нагнетает пар в компрессор высокой ступени работающий на температуру кипения - 8 ⁰С. Имеется маслоотделитель и один общий воздушный конденсатор. Выйдя из конденсатора жидкость сливается в линейный ресивер. Из линейного ресивера жидкость поступает в компаундный ресивер и при этом дросселируется. Из него насосами жидкий холодильный агент раздается по циркуляционным ресивера и забираю оттуда пар попадает в воздухоохладители и батареи. Имеется дренажный ресивер, куда сливается весь жидкий холодильный агент.

3. Подбор холодильного оборудования

Холодильная установка создается для использования в определенных условиях, поэтому она должна отвечать конкретным требованиям, изложенным в задании на проектирование. Указанные требования учитываются путем подбора оборудования с необходимыми характеристиками и размещения его определенным образом. При подборе оборудования учитываются показатели основных его свойств: потребительских, отражающих полезный эффект от использования (холодопроизводительность, объемная подача, тепловой поток и др.); надежности, характеризующие безотказность, долговечность и ремонтопригодность; стандартизации и унификации. Соответствие выбираемого типа (марки) оборудования требованиям проекта оценивают качественно, а при наличии показателей свойств и количественно. Производительность выбранного оборудования может отличаться от требуемой. А учет надежности имеет качественный и количественный аспекты. Так, при учете качественного аспекта руководствуются следующими положениями. Структура выбираемой системы (объекта) должна быть проще, а ее элементы должны иметь более высокие и приблизительно одинаковые по значению показатели надежности. Объект должен быть защищен от вредных воздействий окружающей среды, и иметь блочно-модульную конструкцию. Детали, узлы и сборочные единицы объекта должны быть унифицированными и стандартизированными.

Количественная оценка предполагает выбор объекта с показателями надежности не ниже требуемых. Так, если требуемое значение показателя безотказной работы компрессорных агрегатов больше значения показателя выбираемых агрегатов, то необходим. резервный агрегат.

3.1 Компрессорные агрегаты

Расчетные нагрузки на компрессор Q_км по каждой из температур кипения, являются исходными для определения необходимой холодопроизводительности при рабочих условиях. Но на пути от охлаждаемых объектов к машинному отделению возникают потери давления и дополнительные теплопритоки через наружную поверхность трубопроводов, аппаратов стороны низкого давления. В расчетах они учитываются коэффициентом потерь при транспортировании холода а. Тогда расчетная холодопроизводительность агрегатов:

_км = a·Q₀

 

Для промышленных установок при непосредственном охлаждении объектов а = 1,05 ¸ 1,1, причем, чем ниже температура, тем эти потери больше.

Ведомственные нормы проектирования рекомендуют принимать расчетное время работы компрессорных агрегатов не более 22 ч в сутки, а ряд зарубежных фирм принимают расчетное время 16 ч в сутки. По существу, такого рода условия означают, что работа агрегата составит в сутки от 16/24 до 22/24, другими словами, коэффициент рабочего времени агрегата b=0,67.0,92. Таким образом, создается резерв холодопроизводительности:

_км = a·Q₀/b, [3]

Также необходимо учитывать и число устанавливаемых холодильных агрегатов (машин) на каждую температуру кипения. Необходимую холодопроизводительность для данной температуры кипения можно сосредоточить в одном агрегате или разделить ее на несколько агрегатов.

Холодопроизводительность компрессорных агрегатов:

Определяем расчетную холодопроизводительность, подбираемых агрегатов.

Для _{км р.1} = Q₀₁·a/b = 500 · 1,05/0,8 = 656,25 кВт,

где Q₀₁ = 500 кВт - тепловая нагрузка на компрессорные агрегаты, работающие на температуру кипения - 8°С;

а = 1,05 коэффициент, учитывающий потери; [3]= 0,8 - коэффициент рабочего времени компрессорных агрегатов. [3]

Для t₀₁ = - 25°С

_{км р.2} = Q₀₂·a/b = 230· 1,06/0,8 = 304,75 кВт,

где Q₀₂ = 230 кВт - тепловая нагрузка на компрессорные агрегаты, работающие на температуру кипения - 25°С; а = 1,05 - коэффициент, учитывающий потери давления и дополнительные теплопритоки через наружную поверхность трубопроводов, аппаратов стороны низкого давления на пути от охлаждаемых объектов к машинному отделению; b = 0,8 - коэффициент рабочего времени компрессорных агрегатов.

Для t₀₁ = - 35°С

_{км р.3} = Q₀₃·a/b = 610 · 1,08/0,8 = 823,5 кВт,

где Q₀₃ = 610 кВт - тепловая нагрузка на компрессорные агрегаты, работающие на температуру кипения - 35°С;

а = 1,08 коэффициент, учитывающий потери;= 0,8 - коэффициент рабочего времени компрессорных агрегатов.

Определяем массовый расход хладагента компрессорных агрегатов:

Массовый расход компрессоров

 кДж/кг

и  - энтальпии в соответствующих точках цикла, кДж/кг (см. табл.1)

Массовый расход компрессоров

 кДж/кг

и  - энтальпии в соответствующих точках цикла, кДж/кг (см. табл.1)

Массовый расход компрессора

Так выбрана компаунданная схема холодильной установки требуется пересчитать расчетный массовый расход компрессоров по следующей зависимости:

Определяем массовый поток хладагента, поступающий из испарительной системы

 кДж/кг,

и  - энтальпии в соответствующих точках цикла, кДж/кг (см. табл.1)

Определяем удельную теплоту парообразования при

 кДж/кг

Определяем массовый поток хладагента, испаряющегося при охлаждении горячего пара в компаундном ресивере

Удельная теплота парообразования:

 кДж/кг,

Следовательно, массовая подача компрессора

Теоретическая объемная подача компрессорных агрегатов:

Для компрессорного агрегата при t₀₁=-8 °C:

_{т. р.1} = G_км1·υ_вс1/l₁ = 1,86·0,42/0,77 = 1,01 м³/с_{т. р.1}=1,01·3600=3636 м³/ч,

где l₁ = 0,77 - коэффициент подачи компрессорных агрегатов, [13];

υ_вс1 - удельный объем всасываемого пара в точке 5 (см. табл.1).

Для компрессорного агрегата при t₀₂= - 25 °C:

_{т. р.2} = G_км2·υ_вс2’/l₂ = 0, 24·0,80/0,82 = 0,23 м³/с_{т. р.2} = 0,23·3600 = 828 м³/ч

где l₂ = 0,82 - коэффициент подачи компрессорных агрегатов, [13];

υ_вс2 - удельный объем всасываемого пара в точке 3 (см. табл.1).

Для компрессорного агрегата при t₀₃= - 35 °C:

_{т. р.3} = G_км.3·υ_вс3”/l₃ = 0,65·1,31/0,83 = 1,02 м³/с_{т. р.3}=1,02·3600=3672 м³/ч,

где l₃ = 0,83 - коэффициент подачи компрессорных агрегатов, [13];

υ_вс3 - удельный объем всасываемого пара в точке 1 (см. табл.1).

Подбор компрессорных агрегатов

По значению теоретической объемной подачи V_{т. р.1} для t₀₁= - 8°C подбираем:

три винтовых компрессорных агрегата SAB 202SM фирмы Jonson Controls

с характеристиками [5]:

Объемная подача, м³/ч: 1229

Габаритные размеры, мм: 2200х1905х1915

Вес, кг: 1915;

По значению теоретической объемной подачи V_{т. р.2} для t₀₂= - 25 °C подбираем:

два винтовых компрессорных агрегата SAB 128HF фирмы Jonson Controls

с характеристиками [5]:

Объемная подача, м³/ч: 454

Габаритные размеры, мм: 2200х1420х1405

Вес, кг: 1150;

По значению теоретической объемной подачи V_{т. р.3} для t₀₃ = - 35 °C подбираем:

три компрессорных агрегата фирмы SAB 83 фирмы Jonson Controls с характеристиками [5]: Объемная подача, м³/ч: 1313. Габаритные размеры, мм: 3640х1590х2210 .Вес, кг: 3995;

По уточненному значению действительной подачи Vт.д. пересчитываем холодопроизводительность компрессора Q_км

Для компрессорного агрегата при t₀₁= - 8 °C:

_км1 = n·V_т.д.1·q₀₁·l₁/ (u_вс1·3600) =3·1229 ·1073·0,77/ (0,42·3600) = 2014,71 кВт

Для компрессорного агрегата при t₀₂= - 25 °C:

_км2 = n·V_т.д.2 ·q₀₂·l₂/ (u_вс2·3600) = 2·454·1275·0,82/ (0,80·3600) =329,62 кВт

Для компрессорного агрегата при t₀₃= - 35 °C:

_км3 = n·V_т.д.3 ·q₀₃·l₃/ (u_вс3·3600) = 3·1313·1270·0,83/ (1,31·3600) = 880,43к

Пересчитываем действительную массовую подачу холодильного агента

Для компрессорного агрегата при t₀₁= - 8°C

_км1 = V_{т. р.1}·n_км· l₁/ u_вс1 =1229·3·0,77/ (0,42·3600) =1,88 кг/с;

Для двухступенчатого компрессора t₀₂= - 25°C

_км2 = V_{т. р.2}·n_км· l₂/ u_вс2 =454·2·0,82/ (0,80·3600) =0,26 кг/с;

Для двухступенчатого компрессора t₀₃= - 35°C

_км3 = V_{т. р.3}·n_км· l₃/ u_вс3 =1313·3·0,83/ (1,31·3600) =0,69 кг/с.

Эффективная мощность компрессора. Эффективная мощность компрессора N_e, кВт:

_e = G_км·l_T/η_e,

где l_T - удельная теоретическая работа сжатия компрессора, кДж/кг; η_e - эффективный коэффициент полезного действия компрессора η_e=0,69-0,98. Эффективная мощность компрессорных агрегатов для t₀₁ = - 8 °C

N_e1 = G_км1 · l_T/η_e =1,88·230 /0,69 = 626,67 кВт,_T = i₆ - i₅=1720 - 1490 = 230 кДж/кг

Эффективная мощность компрессорных агрегатов для t₀₂ = - 25 °C

N_e2 = G_км2 · l_T/η_e = 0,26·110/0,69 = 41,4 кВт_T = i₄ - i₃ =1550 - 1440 = 110 кДж/кг

Эффективная мощность компрессорных агрегатов для t₀₃ = - 35 °C

N_е3 = G_км3 · l_T/η_e =0,69·170 /0,69 = 170 кВт_T = i₂ - i₁ = 1600 - 1430= 170 кДж/кг

3.2 Подбор воздушного конденсатора

Тепловая нагрузка на конденсатор

_кд = G_а.1· (i_{6м -} i₇),

где G_{а.1 -} массовая подача компрессора ; i_6м, i_{7 -} энтальпия хладагента соответственно на входе и выходе из конденсатора, кДж/кг;

_кд = 1,88· (1590 - 350) = 2331,20 кВт

Определяем номинальную тепловую нагрузку на конденсатор по данным фирмы-изготовителя [6]:

_{кд. ном.} = Q_кд·f₂·f₃·f₄

гдеf₂, f₃, f₄ - поправочные коэффициенты

₂ = 0,71 при tк =35˚С, tнр =24,5˚С [6]

₃ = 1 при высоте над уровнем моря 0 м [6]₄ = 0,97 при температуре нагнетания 90˚С [6]

_{кд. ном.} = 2331, 20·0,71·1·0,97 = 1605,49 кВт

Выбираем 8 воздушных конденсаторов марки AGVH 067B/2x2 [6];

Длина, мм: 2250

Ширина, мм: 2195

Высота, мм: 1150

Масса, кг: 620_к= 541 м²

3.3 Подбор батарей

Для компенсации внутренних и внешних теплопритоков, в камере устанавливают охлаждающие приборы - воздухоохладители и батареи. Подбор охлаждающих приборов осуществляется по площади теплоотводящей поверхности. Подбор охлаждающих батарей начинают с предварительного выбора типа конструкции и габаритных размеров, руководствуясь назначением, планировкой и размерами камеры, а также видом подаваемого в батареи охлаждающего вещества.

Площадь теплопередающей поверхности батарей, м²

_{б. р} = b·Q_{б. р}/ (k_б·q_б),

где, Q_{б. р} - расчетная тепловая нагрузка на батареи (по заданию); b - доля теплового потока, отводимая батареями (по заданию); k_б - коэффициент теплопередачи для оребренной трубы 0,035 ÷ 0,046 кВт/м²·К [1]; q_б - разность температур теплообменивающихся сред q_б = 7 ÷ 10 К [1];

Для температуры t₀₁ = - 8 °C:

_б.1 = b₁·Q_{т. р1}/k_б1·q_б = 0,15·500/ (0,046·10) = 163,04 м²;

Характеристики труб для охлаждающих батарей [1]:

Труба оребренная стальная;

Диаметр, мм: 16х2,0;

Шаг оребрения, мм: 20;

Площадь теплопередающей поверхности одного погонного метра длины f _тр, м²/м: 0,328;

Вместимость одного погонного метра трубы е_тр, м³/м: 0,113·10^-3;

Для температуры t₀₂ = - 25 °C:

_б.2 = b₂·Q_{т. р2}/k_б2·q_б =0,1·230/ (0,046·10) = 50 м²;

Характеристики труб для охлаждающих батарей [1]: труба оребренная стальная; диаметр, мм: 16х2,0; шаг оребрения, мм: 20; площадь теплопередающей поверхности одного погонного метра длины f _тр = 0,328 м²/м; вместимость одного погонного метра трубы е_тр = 0,328·10^-3 м³/м;

Длина батарей

= F_{б. р}/f,

где F_{б. р -} площадь теплопередающей поверхности батареи, м²; f - площадь теплопередающей поверхности одного погонного метра длины [1], м² /м:

Для температуры t₀₁ = - 8 °C:

₁ = F_б.1/f = 163,04/0,328 = 497,08 м;

Для температуры t₀₂ = - 25 °C:

₂= F_б.2/f =50/0,328 = 152 м;

Вместимость батарей по хладагенту:

е_общ = L·е_тр,

где L - длина батареи, м;

е_тр - вместимость одного метра трубы, м³/м.

Для температуры t₀₁ = - 8 °C:

е_общ1 = L₁·е_тр = 497,08 · 0,113 ·10^-3 = 0,056 м³;

Для температуры t₀₂ = - 25 °C:

е_общ2 = L₂· е_тр = 152 · 0,113 ·10^-3 = 0,017 м³;

3.4 Подбор воздухоохладителей

Подбор воздухоохладителей начинают с предварительного выбора типа и марки аппарата, руководствуясь его целевым назначением (для охлаждения, замораживания, хранения продукта), планировкой и размерами камеры.

Расчётное значение тепловой нагрузки:

_{в. о. i} = Q_{о. i}·1,2·а1 [1],

где Q_{о. i} - тепловая нагрузка на воздухоохладитель

,2 - коэффициент, учитывающий запас производительности охлаждающих приборов;

а1 - доля тепловой нагрузки, отводимая воздухоохладителем. По заданию для температур t01 и t02 соответственно 0,85; 0,90.

_во1= 500·1,2 · 0,85 = 510 кВт;_во2= 230·1,2 · 0,90 = 248,4 кВт;_во3 = 610·1,2 · 1 = 732 кВт;

Расчетное значение теплопередающей поверхности воздухоохладителя

_{во. н} = Q_{в. о. i} / k_во,·θ_{в. о.} [1];

гдеk_{во -} коэффициент теплопередачи 0,01 ÷ 0,016 кВт/м²·К [1];

θ_{в. о. -} разность температур теплообменивающихся сред 7 ÷ 10 К [1];

Для температуры t₀₁ = - 8 °C:_{во. н1} = 510/0,016·10 = 3187,5 м²;

Для температуры t₀₂ = - 25 °C:_{во. н 2} = 248,4/0,016·10 = 1552,5 м²;

Для температуры t₀₃ = - 35 °C_{во. н3} = 732/0,016·10 = 4575 м²;

Выбираем воздухоохладитель марки Alfa Laval [7];

Для температуры t₀₁ = - 8 °C:

AirMax NH3, Ø вентилятора 560 мм

INGA565B40 (5 штуки)

 

Холодопроизводительность

110,1 кВт

Шаг ребер

4 мм

Расход воздуха

52270 м3/час

Длинна струи воздуха

40 м

Площадь теплоообмена

693,3 м2

Объем труб

0,076

Вентиляторы

5x560 мм

Потребляемая мощность

5000 Вт

Потребляемый ток

15,5/9,0

Уровень звукового давления

79 дБ

Габаритные размеры

 

A

5510 мм

B

5000 мм

C

2000 мм

Соединения

 

Вход

3x32 мм

Выход

3x42 мм

Вес

544 кг

Для температуры t₀₁ = - 25 °C:

Выбираем воздухоохладитель Alfa Laval
AirMax NH3, Ø вентилятора 560 мм
INBA565C10 (5 штуки)
Холодопроизводительность	63,7 кВт
Шаг ребер	10 мм
Расход воздуха	55310 м3/час
Длинна струи воздуха	42 м
Площадь теплоообмена	347,8 м2
Объем труб	0,092
Вентиляторы	5x560 мм
Потребляемая мощность	5000 Вт
Потребляемый ток	15,5/9,0
Уровень звукового давления	79 дБ
Габаритные размеры
A	5510 мм
B	5000 мм
C	2000 мм
Соединения
Вход	3x33 мм
Выход	3x48 мм
Вес	540 кг

Для температуры t₀₁ = - 35 °C:

Выбираем воздухоохладитель Alfa Laval
AirMax NH3, Ø вентилятора 560 мм
INBA565D10 (12 штук)
Холодопроизводительность	92,8 кВт
Шаг ребер	12 мм
Расход воздуха	53960 м3/час
Длинна струи воздуха	41 м
Площадь теплоообмена	405,7 м2
Объем труб	0,107
Вентиляторы	5x560 мм
Потребляемая мощность	5000 Вт
Потребляемый ток	15,5/9,0
Уровень звукового давления	79 дБ
Габаритные размеры
A	5510 мм
B	5000 мм
C	2000 мм
Соединения
вход	3x33 мм
выход	3x48 мм
Вес	608 кг

 

4. Подбор ресиверов

4.1 Подбор линейного ресивера

Линейный ресивер подбирают по вместимости. Линейный ресивер является общим элементом для холодильной установки, и количество их должно быть минимальным.

Вместимость линейного ресивера

_л =0,3·SV_{с. о. уi}= 0,3· (5·0,076 + 5·0,092 + 12·0,107 + 0,056 + 0,0017) = 0,65 м^3,

 

где V_{с. о. уi} - суммарная вместимость охлаждающих устройств (батарей и воздухоохладителей).

По вместимости подбираем один линейный ресивер марки РЛД-1,25 [1].

Диаметр, мм: 1020;

Длина, мм: 2100;

Вместимостью V, м³: 1,25;

Масса ресивера m, кг: 940.

4.2 Подбор циркуляционных ресиверов

Вместимость вертикального циркуляционного ресивера со стояком при верхней подаче холодильного агента в охлаждающие приборы.

_ц = 2· (V_нт + 0,5·V_соу+ 0,4·V_вт),

где, V_нт - объем подающего трубопровода соединяющего воздухоохладитель с циркуляционным ресивером, м³;_соу - суммарная вместимость батареи и воздухоохладителей, м³;_вт - объем возвратного трубопровода соединяющего воздухоохладитель с циркуляционным ресивером, м^3.

Объёмная подача жидкого хладагента

_ж = Q_0i·n/ (r₀·ρ_ж),

 

где,Q_{0i -} тепловая нагрузка на систему при t _i

n - кратность циркуляции хладагента, равная при верхней подаче 6 ÷ 15; [1];

принимаем n=11;

ρ_{ж -} плотность жидкого аммиака при t _i;_{0 -} теплота парообразования аммиака при t _i;

Для температуры - 25°С:

_ж2 = 230·11/ (1335·671,5) = 0,0028 м³/с

плотность жидкости: ρ_ж = 671,5 кг/м³;

теплота парообразования: r₀ = 1335 кДж/кг;

кратность циркуляции: n = 11;

Массовая подача хладагента:

_ж2 = 230·11/1335 = 0,57 кг/с

Для температуры - 35°С:

_ж3 = 610·11/ (1380·684,0) = 0,0071 м³/с

плотность жидкости: ρ_ж = 684,0 кг/м³;

теплота парообразования: r₀ = 1380 кДж/кг;

кратность циркуляции: n = 11;

Массовая подача хладагента:

_ж3 = 610·11/1380 = 0,45 кг/с

Определение диаметров трубопроводов подачи хладагента в испарительные системы

Для циркуляционного ресивера при температуре - 25°С:

подающего трубопровода:

_{ж1н. т.} = √ 4·V_ж2/ (π·ω_тр1) =√ 4·0,0028/ (3,14·1,25) = 0,053 м;

где, ω_{тр -} скорость движения ω_тр = 0,50 ÷ 1,25; [3] .В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 57х3,5 мм.

Пересчитываем скорость потока в трубе: ω_тр = (4· V_ж2) / (π·d²_вн) = (4·0,0028) / (3,14· (0,050) ²) = 1,42 м/с возвратного парового трубопровода: d_{ж1в. т.} = √ 4·G_ж2·v_3’’/ (π·ω_тр2) =√ 4·1,89·0,79/ (3,14·20) =0,14 м; где, ω_{тр -} скорость движения ω_тр = 10 ÷ 25; [3]

Движение двухфазной среды вызывает существенное увеличение падения давления по сравнению с однофазной средой, поэтому диаметр трубопровода D_{тр. дф}, по которому движется двухфазная среда рассчитывается по формуле Блазиуса:_{тр. дф} = D_тр∙ (Dр_{тр. дф}/Dр_тр) ^0,21,

 

где, Dр_{тр. дф -} падение давления в трубопроводе при движении двухфазной среды, Па

Ф = Dр_{тр. дф}/Dр_тр = 8;

где, Ф = Dр_{тр. дф}/Dр_тр определяется из [1, прил.66]

Диаметр трубопровода двухфазной среды d_{ж1в. т}, м: d_{ж1в. т} = 0,14 · 8^0,21 = 0,221 м;

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 219х7 мм.

Пересчитываем скорость потока в трубе:

ω_тр = (4· G_ж2·v_3’’) / (π·d²_вн) = (4·1,89·0,79) / (3,14· (0, 205) ²) = 13,7 м/с

для циркуляционного ресивера при температуре - 35°С:

подающего трубопровода:

_{ж2н. т.} = √ 4·V_ж2/ (π·ω_тр1) =√ 4·0,0071/ (3,14·1,25) = 0,080 м;

где, ω_{тр -} скорость движения

ω_тр = 0,50 ÷ 1,25; [3]

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 89х3,5 мм.

возвратного парового трубопровода:

_{ж3в. т.} = √ 4·G_ж3·v_1’’/ (π·ω_тр2) = √ 4·0,45·0,79/ (3,14·20) = 0,15 м;

где, ω_{тр -} скорость движения

ω_тр = 10 ÷ 25; [3]

Диаметр трубопровода двухфазной среды d_{ж1в. т}, м:

_{ж3в. т} = 0,15 · 7^0,21 = 0,231 м;

Ф = Dр_{тр. дф}/Dр_тр = 7;

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 219х7 мм.

Пересчитываем скорость потока в трубе:

ω_тр = (4· G_ж2·v_1’’) / (π·d²_вн) = (4·0,45·0,79) / (3,14· (0, 205) ²) = 15,1 м/с

Определение вместимости подающего трубопровода:

_{н. т.} = π·d²_ж·l/4;

где, l - длина магистрального трубопровода, принимаем равной l = 50 м;,

для циркуляционного ресивера при температуре - 25°С:

_{н. т.} = π·d²_ж2·l/4= 3,14·0,050²·50/4= 0,11 м³;

для циркуляционного ресивера при температуре - 35°С:

_{н. т.} = π·d²_ж3·l/4= 3,14·0,085²·50/4= 0,28 м³;

Определение вместимости возвратного трубопровода:

_{в. т.} = π·d²_ж2·l/4;

для циркуляционного ресивера при температуре - 25°С:

_{в. т.} = π·d²_ж2·l/4= 3,14·0,221²·50/4= 0,91 м³;

для циркуляционного ресивера при температуре - 35°С:

_{в. т.} = π·d²_ж3·l/4= 3,14·0,231²·50/4= 1,98 м³;

Вместимость вертикального циркуляционного ресивера со стояком при верхней подаче:

_ц.1 = 2· (V_{н. т.1} + 0,5·V_{с. о. у.1}+ 0,4·V_{в. т.1}) = 2· (0,11+0,5·0,477+0,4·0,51) =1,22 м³;_ц.2 = 2· (V_{н. т.2} + 0,5·V_{с. о. у.2}+ 0,4·V_{в. т.2}) = 2· (0,28+0,5·1,244+0,4·0,7) =1,98 м³;

Выбираем циркуляционный ресивер со стояком на температуру кипения t₀₁ = - 25 и t₀₁ = - 35 совмещающий функцию отделителя жидкости.

По значению вместимости V_ц,1 для t₀₁ = - 25 °C, и подбираем циркуляционный ресивер марки РЦЗ - 1,25 [1]:

Вместимость, м³: 1,25;

Диаметр корпуса, мм: 1020;

Длина, мм: 2090;

Расстояние между патрубками ресивера, мм: 850;

Масса, кг: 940.

По значению вместимости V_ц,1 для t₀₁ = - 35 °C, и подбираем циркуляционный ресивер марки РЦЗ - 2,0 [1]:

Вместимость, м³: 2,0;

Диаметр корпуса, мм: 1020;

Длина, мм: 3090;

Расстояние между патрубками ресивера, мм: 1530;

Масса, кг: 1220.

Проверка выбранных ресиверов на выполнение ими функций отделителя жидкости

Скорость осаждения капель жидкости:

ω = V_а·4/ (π·D²_цр),

где, V_а - действительная объемная подача компрессорных агрегатов;_цр - диаметр корпуса циркуляционного ресивера.

Допустимое значение скорости движения пара в ресивере:

Для температуры t₀₂ = - 25°С

[ω] = 2·ω_ос·l_ап/D_цр=2·0,3·1,53/1,02 =0,9 м/с,

где, ω_ос - скорость осаждения капель хладагента, не более 0,5 м/с; [1];_ап - расстояние между патрубками входа в аппарат парожидкостной смеси и выхода из него пара аммиака;

Для температуры t₀₂= - 25°С:

ω₂ = V_а2·4/ (π·D²_цр2) = 0,21·4/ (3,14 ·1,02²⁾ = 0,26 м/с < [ω] = 0,9 м/с;_а2 = ( (454·2) /3600) ·0,82 = 0,21 м³

Для температуры t₀₂ = - 35°С

[ω] = 2··ω_ос·l_ап/D_цр=2·0,3·2,14/1,22 = 1,05 м/с,

где, ω_ос - скорость осаждения капель хладагента, не более 0,5 м/с; [1]; l_ап - расстояние между патрубками входа в аппарат парожидкостной смеси и выхода из него пара аммиака; [1]. Для температуры t₀₃= - 35°С:

ω₃ = V_а3 ·4/ (π·D²_цр3) = 0,60·4/ (3,14·1,22²⁾ = 0,51 м/с < [ω] = 1,05 м/с._а3 = ( (1313·2) /3600) ·0,83 = 0,60 м³

Выбранные ресиверы выполняют функцию отделителя жидкости

4.3 Подбор компаундного ресивера со стояком

Вместимость компаундного ресивера со стояком при верхней подаче холодильного агента в охлаждающие устройства:

_{к. р.} = 2· (V_{н. т.} + 0,5·V_{с. о. у.} + 0,4·V_{в. т.)},

Где,V_{н. т} - объем подающего трубопровода соединяющего воздухоохладитель с циркуляционным ресивером, м³;_{с. о. у} - суммарная вместимость батареи и воздухоохладителей, м³;_{в. т} - объем возвратного трубопровода соединяющего воздухоохладитель с циркуляционным ресивером, м^3.

Объёмная подача жидкого хладагента:

_ж = Q_0i·n/ (r₀·ρ_ж),

где, Q_{0i -} тепловая нагрузка на систему при t _i;- кратность циркуляции хладагента, равная при верхней подаче 6 ÷ 15

принимаем n=11 [1];

ρ_{ж -} плотность жидкого аммиака при t _i;_{0 -} теплота парообразования аммиака при t _i;

Для температуры - 8°С:

_ж = 500·11/ (1289,9·649,8) = 0,0065 м³/с

плотность жидкости: ρ_ж = 649,8 кг/м³;

теплота парообразования: r₀ = 1289,9 кДж/кг;

кратность циркуляции: n = 11;

Определение диаметра трубопровода соединяющий ресивер с охлаждающими приборами:

Для компаундного ресивера при температуре - 8°С:

Подающего трубопровода:

_{ж. н. т.} = √ 4∙V_ж/ (π∙ ω_тр1) = √ 4·0,0065/ (3,14·1,25) = 0,081 м;

где, ω_{тр -} скорость движения пара в аппарате, ω_тр = 0,50 ÷ 1,25; [3]

Определение вместимости трубопровода соединяющий ресивер с охлаждающими приборами:

_{н. т.} = π·d² _{ж. н. т.} ·l/4;

для компаундного ресивера при температуре - 8°С:

_{н. т.} = π·d² _{ж. н. т.} ·l/4= 3,14·0,081²·50/4= 0,26 м³;

Определение диаметра возвратного трубопровода соединяющий ресивер с охлаждающими приборами:

Для компаундного ресивера при температуре - 8°С:

Возвратного трубопровода:

_{ж. в. т.} = √ 4∙G_ж∙ v_5’’/ (π∙ ω_тр1) = √ 4·0,39/ (3,14·20) = 0,126 м;

где, ω_{тр -} скорость движения пара в аппарате, ω_тр = 10 ÷ 25; [3]

Движение двухфазной среды вызывает существенное увеличение падения давления по сравнению с однофазной средой, поэтому диаметр трубопровода D_{тр. дф}, по которому движется двухфазная среда рассчитывается по формуле Блазиуса:

_{тр. дф} = d_тр∙ (Dр_{тр. дф}/Dр_тр) ^0,21,

где, Dр_{тр. дф -} падение давления в трубопроводе при движении двухфазной среды, Па

Ф = Dр_{тр. дф}/Dр_тр = 9;

где, Ф = Dр_{тр. дф}/Dр_тр определяется из [1, прил.66]

Диаметр трубопровода двухфазной среды d_{ж1в. т}, м:

_{ж. в. т} = 0,126 · 9^0,21 = 0, 200 м;

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 219х7 мм.

Определение вместимости возвратного трубопровода соединяющего ресивер с охлаждающими приборами:

_{в. т.} = π·d²_ж·l/4;

для компаундного ресивера при температуре - 8°С:

_{в. т.} = π·d² _{ж. в. т.} ·l/4= 3,14·0, 200²·50/4= 1,05 м³;

Вместимость компаундного ресивера со стояком при верхней подачи:

_{к. р.} = 2· (V_{н. т.} + 0,5·V_{с. о. у.} + 0,4·V_{в. т.)} = 2· (0,26 + 0,5·0,436 + 0,4·1,05) = 1,98 м³

Выбираем компаундный ресивер со стояком на температуру кипения t₀₁= - 8°С совмещенный с функцией отделителя жидкости.

По значению вместимости V_{к. р.} для t₀₁= - 8°С подбираем компаундного ресивер

РКЦ - 2,0 [1];

Вместимость, м³: 2,0;

Диаметр корпуса, мм: 1020;

Длина, мм: 3170;

Расстояние между патрубками ресивера, мм: 1550;

Масса, кг: 1400.

Проверка выбранного ресивера на выполнение функцию отделителя жидкости

Скорость осаждения капель жидкости:

ω = V_а·4/ (π·D²_кр),

где, V_а - действительная объемная подача компрессорных агрегатов; D_{к. р. -} диаметр корпуса компаундного ресивера. Допустимое значение скорости движения пара в ресивере: для температуры t₀₁ = - 8°С

[ω] = 2·ω_ос·l_ап/D_кр=2·0,5·1,55/1,02 =1,52 м/с,

где, ω_ос - скорость осаждения капель хладагента, не более 0,5 м/с; [1];_ап - расстояние между патрубками входа в аппарат парожидкостной смеси и выхода из него пара аммиака; [1]

Для температуры t₀₁= - 8°С:

ω₂ = V_а·4/ (π·D²_кр) = 0,79·4/ (3,14 ^·1,02²⁾ = 0,97 м/с < [ω] = 1,52 м/с;_а = ( (1229·3) /3600) ·0,77 = 0,79 м³/с

Выбранные ресиверы выполняют функцию отделителя жидкости.

4.4 Выбор дренажного ресивера

Объем дренажного горизонтального ресивера

_{д. г.} = 1,4·Vд

 

где V_д - объем максимального дренируемого блока - компаундного ресивера - составляет 2,0 м³

_{д. г.} = 1,6·2,0 = 3,2 м³

Выбираем горизонтальный дренажный ресивер 3,5РД с характеристиками [1]:

Вместимостью, м³: 3,4;

Диаметром корпуса, мм: 1000;

Длиной, мм: 4825;

Массой, кг: 1160.

4.5 Выбор маслосборника

Выбираю маслосборник марки 60МЗС [10].

Вместимость м³: 0,06;

Диаметр мм: 325;

Высота мм: 1200;

Ширина, мм: 645;

Масса кг: 81.

4.6 Подбор маслоотделителя

В разрабатываемой системе предусмотрен центральный маслоотделитель, который установлен на стороне нагнетания компрессоров при t₀₁ = - 8°С. Данные компрессора нагнетают пар в компаундный ресивер, с целью снижения количества масла поступающего с паром хладагента в данный ресивер, и уменьшения степени замасливания его поверхности на пути нагнетаемого пара установлен маслоотделитель.

Маслоотделитель выбирают по значению внутреннего диаметра корпуса, требуемый диаметр аппарата равен

 объемный расход хладагента в нагнетательном коллекторе, объединяющем компрессора t₀₁ = - 8°С.

 скорость движения пара в аппарате, обеспечивающая осаждение капель масла.

В соответствии с рассчитанным диаметром аппарата подбираем маслоотделитель фирмы Guntner марка ASS-OA

Технические характеристики

Диаметр 1000 мм

Высота 2000 мм

Вместимость 1,2 м³

Масса 456 кг

4.7 Маслосборник

Маслоотделители, предусмотренные в системе, задерживают только часть масла. Масло же прошедшее через маслоотделитель, скапливается в теплообменных и емкостных аппаратах, имеющихся в холодильной установке. Вследствие этого все аппараты аммиачных холодильных установок имеют в нижней части корпуса отстойники для сбора масла с вентилем для их выпуска. Из этих отстойников масло периодически выпускается в маслосборник, откуда затем выпускается из системы.

Следовательно, принимаем к установке в системе общий маслосборник марки 60МЗС.

4.8 Отделитель жидкости

Отделитель жидкости выбираем марки GP2

4.9 Подбор аммиачных насосов

Аммиачные насосы подбираются по значению объемной подачи хладагента.

_н = Q_0i·n/ (r₀·ρ_ж),

где, Q_0i - тепловая нагрузка при t_i;- кратность циркуляции хладагента, равная при верхней подаче 6 - 15;

принимаю n=11;

ρ_ж - плотность жидкого аммиака на линии насыщения;₀ - теплота парообразования аммиака.

Для температуры t₀₁ = - 8 °C:

_н = 500·11/ (1289,9·649,8) = 0,0065 м³/с

Плотность жидкости: ρ_ж = 649,8 кг/м³;

Теплота парообразования: r₀ = 1289,9 кДж / кг,

кратность циркуляции: n = 11;

По значению объемной подачи выбираем один насос (и один резервный) фирмы Hermetic марки HRP 8050 с характеристиками [8]:

Объёмная подача, м³/ч: 30

Максимальный напор, м: 53

Габаритные размеры 820х200х325 мм;

Масса 98 кг.

Для температуры - 25°С:

_н = 230·11/ (1335·671,5) = 0,0028 м³/с

Плотность жидкости: ρ_ж = 671,5 кг/м³;

Теплота парообразования: r₀ = 1335 кДж / кг,

кратность циркуляции: n = 11;

По значению объемной подачи выбираем один насос (и один резервный) фирмы Hermetic марки HRP 5040 с характеристиками [8]:

Объёмная подача, м³/ч: 13,5

Максимальный напор, м: 35

Габаритные размеры, мм: 805х190х310

Масса, кг: 63

Для температуры - 35°С:

_н = 600·4/ (1380·684,0) =0,0071 м³/с

Плотность жидкости: ρ_ж = 684,0 кг/м³;

Теплота парообразования: r₀ = 1380 кДж / кг,

кратность циркуляции: n = 11;

По значению объемной подачи выбираем один насос (и один резервный) HRP 8050 с характеристиками [8]:

Объёмная подача, м³/ч: 30

Максимальный напор, м: 53

Масса 98 кг.

5. Расчет трубопроводов

Расчет нагнетательных трубопроводов:

Расчет трубопроводов заключается в определении внутреннего диаметра трубы. Для хладагента и других рабочих веществ диаметр может быть определен по оптимальной скорости движения этой среды по трубе исходя из уравнения неразрывности и потока.

Значения скорости принимаются из рекомендуемых значений.

= [4·V_тр / (π·ω)] ^0,5,где, V_тр - объемный расход вещества по трубопроводу, м³/с;

w - скорость движения вещества, м/с.

Принимаю w = 20 [3].

Объемный расход вещества нагнетательного трубопровода V_тр, м³/с:

_тр = Ga_i·υ_i/n

где, Ga_i - массовый расход хладагента при t_0i;

υ_{i -} удельный объем нагнетаемого пара;- количество компрессоров при t_0i

Для температуры - 8°С:

_тр1 = Ga₁·υ₁/n = 1,86·0,13/3 = 0,008 м³/с;₁ = [4·0,008/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,071 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 76х3,5 мм. Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,08) / (3,14· (0,069) ²) = 21,4 м/с

Для температуры - 25°С:

_тр1 = Ga₂·υ₂/n = 0,24·0,47/2 = 0,056 м³/с;₂ = [4·0,056/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,059 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 57х3,5 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,056) / (3,14· (0,05) ²) = 28,5 м/с

Для температуры - 33°С:

_тр3 = Ga₃·υ₃/n = 0,65·0,5/3 = 0,11 м³/с;₃= [4·0,11/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,083 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 89х3,5 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,11) / (3,14· (0,082) ²) = 20,8 м/с

Расчет всасывающих трубопроводов

Определяем диаметр трубопровода D, м:

= [4∙ V_тр / (π∙ ω)] ^0,5,

 

где, V_тр - объемный расход вещества по трубопроводу, м³/с;

w - скорость движения вещества, м/с

w = 10 ÷ 25 [3].

Принимаю w = 20 м/с.

Объемный расход вещества по трубопроводу V_тр, м³/с:

_тр = Ga_i·υ_i/n

где, Ga_i - массовый расход хладагента при t_0i;

υ_{i -} удельный объем всасываемого пара;- количество компрессоров при t_0i

Для температуры - 8°С:

_тр1 = Ga₁·υ₁/n = 1,86·0,42/3 = 0,26 м³/с;₁ = [4·0,26/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,128 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 133х4 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,26) / (3,14· (0,125) ²) = 21,2 м/с

Для температуры - 25°С:

_тр2 = Ga₂·υ₂/n = 0,24·0,8/2 = 0,096 м³/с;₂ = [4·0,096/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,078 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 89х3,5 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,096) / (3,14· (0,082) ²) = 18,2 м/с

Для температуры - 35°С:

_тр3 = Ga₃·υ₃/n = 0,65·1,31/3 = 0,28 м³/с;₃ = [4·0,28/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,133 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 133х4 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,28) / (3,14· (0,125) ²) = 22,8 м/с

Расчет всасывающих коллекторов:

Определяем диаметр трубопровода D, м:

= [4∙ V_тр / (π∙ ω)] ^0,5,

 

где, V_тр - объемный расход вещества по трубопроводу, м³/с;

w - скорость движения вещества, м/с

w = 10 ÷ 25 [3].

Принимаю w = 20 м/с.

Объемный расход вещества по трубопроводу V_тр, м³/с:

_тр = Ga_i·υ_i

где, Ga_i - массовый расход хладагента при t_0i;

υ_{i -} удельный объем всасываемого пара;

Для температуры - 8°С:

_тр1 = Ga₁·υ₁ = 1,86·0,42 = 0,78 м³/с;₁ = [4·0,78/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,223 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 273х8 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,78) / (3,14· (0,250) ²) = 15,9 м/с

Для температуры - 25°С:

_тр2 = Ga₂·υ₂ = 0,24·0,8 = 0,19 м³/с;₂ = [4·0, 19/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,110 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 108х4 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0, 19) / (3,14· (0,1) ²) = 24,2 м/с

Для температуры - 35°С:

_тр3 = Ga₃·υ₃ = 0,65·1,31 = 0,85 м³/с;₃ = [4·0,85/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,232 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 273х8 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,85) / (3,14· (0,257) ²) = 16,4 м/с

Расчет нагнетательных коллекторов:

Определяем диаметр трубопровода D, м:

= [4∙ V_тр / (π∙ ω)] ^0,5

 

где, V_тр - объемный расход вещества по трубопроводу, м³/с;

w - скорость движения вещества, м/с

w = 10 ÷ 25 [3].

Принимаю w = 20 м/с.

Объемный расход вещества по трубопроводу V_тр, м³/с:

_тр = Ga_i·υ_i

где, Ga_i - массовый расход хладагента при t_0i;

υ_{i -} удельный объем нагнетаемого пара;

Для температуры - 8°С:

_тр1 = Ga₁·υ₁ = 1,86·0,13 = 0,24 м³/с;₁ = [4·0,24/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,124 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 133х4 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,24) / (3,14· (0,125) ²) = 19,6 м/с

Нагнетательный коллектор для t₀₂ = - 25°С и t₀₃ = - 35°С в компаундный ресивер

Определяем диаметр трубопровода D, м:

= [4∙ V_∑ / (π∙ ω)] ^0,5,

 

где, V_тр - объемный расход вещества по трубопроводу, м³/с;

w - скорость движения вещества, м/с

w = 10 ÷ 25 [3].

Принимаю w = 20 м/с.

Объемный расход вещества по трубопроводу V_тр, м³/с:

_∑ = Ga_∑·υ_∑

где, Ga_∑ - суммарный массовый расход хладагента на t₀₂ и t ₀₃;

υ_{∑ -} суммарный удельный объем нагнетаемого пара на t₀₂ и t _03.

υ_∑ (P₀₁; i_∑)_∑ = (∑G_км2·i₂ + ∑G_км3·i₃) / (∑G_км2+ ∑G_км3)_∑ = (0,24·1600 + 0,65·1490) / (0,24+ 0,65) =1519,66 кДж/кг

υ_∑=0,43 м³/кг_∑ = 0,89·0,43=0,38 м³/с₁ = [4·0,89/ (3,14·20)] ^0,5 = 0,238 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 278х8 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,89) / (3,14· (0,257) ²) = 16,4 м/с.

Трубопровод от конденсатора до линейного ресивера.

_{тр. ж} = Ga_1ж·υ₇ = 1,86·0,0011 = 0,002 м³/с;₁ = [4·0,002/ (3,14·1,25)] ^0,5 = 0,046 м

В соответствии с ГОСТом выбираем стальную бесшовную трубу 57х3,5 мм.

Пересчитываем скорость движения потока среды в трубе:

w = (4· V_тр1) / (π· (d_вн) ²) = (4·0,002) / (3,14· (0,05) ²) = 1,02 м/с.

6. Объемно-планировочные решения

В соответствии с требованиями ПБ 09-595-03 "Правила безопасности аммиачных холодильных установок" [14] оборудование, работающее на аммиаке, может размещаться: в специальном помещении - машинном или аппаратном отделении; в помещении потребителей холода; на открытой площадке. Исходя из этих, основных требований и принимались решения о размещении холодильного оборудования.

Оборудование холодильной установки размещено в машинном отделении, и на открытой площадке, расположенной на крыше машинного отделения. Машинное отделение выполнено в виде пристройки к главному корпусу холодильника, мясоперерабатывающего завода.

В машинном отделении расположены компрессорные агрегаты, компаундный и циркуляционные ресиверы, линейный и дренажный ресиверы. Также в машинном отделении расположены группа насосов, обеспечивающих циркуляцию хладагента к потребителям холода.

Машинное отделение имеет два выхода: один непосредственно наружу, а второй через тамбур-шлюз с подпором воздуха в помещение пульта управления. В помещении пульта управления поддерживается избыточное давление воздуха, препятствующее проникновению в него воздуха из машинного отделения.

В здании машинного отделения расположены бытовые помещения, обеспечивающие требуемые санитарно-бытовые условия работы персонала компрессорного цеха. Данные помещения отделены несгораемой стеной и имеют отдельный выход через тамбур-шлюз наружу.

Ограждающие конструкции здания машинного отделения имеют легкосбрасываемые элементы (окна, двери). Оконные проемы застеклены обычным оконным стеклом, высота подоконников не превышает 1,2 м.

Компаундный и циркуляционный ресивер располагаются на общей антресоли на бетонном основании, которое располагается на высоте 2,7 м. Вся территория обустроена площадкой с ограждениями и лестницей.

Аммиачные и технологические трубопроводы прокладываются так, чтобы иметь наименьшую протяженность. Их расположение обеспечивает нормальные условия для производства монтажных и ремонтных работ и возможность их наружного осмотра. Подсоединение аммиачных всасывающих и нагнетательных трубопроводов к общим трубопроводам выполнено сверху, во избежание скопления масла и жидкого аммиака. При этом всасывающие магистрали имеют уклон не менее 0,005 в сторону защитных ресиверов, а нагнетательные в сторону маслоотделителя.

Воздушный конденсатор располагается на бетонном основании на кровле машинного отделения. Предусматривается территория для технического обслуживания.

7. Автоматизация холодильной установки

В соответствии с требованиями ПБ-09-595-03 оборудование проектируемой аммиачной холодильной установки, предусматривает следующие элементы: системы контроля, автоматического и дистанционного управления, системы противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ), в том числе поставляемые комплектно с оборудованием. Данные системы отвечают требованиям действующих правил, нормативно-технической документации, проекту, и должны обеспечивать заданную точность поддержания технологических параметров, надежность и безопасность эксплуатации холодильной системы.

В разрабатываемой холодильной установке предусмотрена автоматизация основных элементов входящих в систему холодоснабжения.

Аммиачные компрессоры оснащены средствами аварийной защиты, срабатывающими по следующим параметрам:

по предельно допустимому значению давления нагнетания;

по предельно допустимой температуре нагнетания;

по предельно низкому значению давления всасывания;

по предельно допустимой низшей разности давлений в системе смазки;

по верхнему предельно допустимому уровню жидкого аммиака в циркуляционных (компаундном) ресиверах, из которых отсасываются пары аммиака.

Компаундный и циркуляционные ресиверы имеют защиту по уровню жидкости, устроенную следующим образом. На каждом из аппаратов данного типа, установлены:

защитных сдублированных реле уровня, отключающие все компрессора при достижении аварийного высокого уровня жидкости в аппарате;

предупредительное реле уровня, которое срабатывает при достижении опасно высокого уровня жидкости в аппарате;

реле рабочего уровня, сигнализирующее о нормальном, рабочем уровне жидкости в аппарате;

реле минимального уровня жидкости в аппарате, предупреждающее персонал о низком уровне жидкости в сосуде.

Линейный и дренажный ресиверы имеют реле уровня, сигнализирующие о достижении максимального и минимального уровня жидкого аммиака в сосуде.

В помещениях машинного отделения, в которых располагается оборудование, предусмотрена система контроля уровня загазованности и оповещения об аварийных утечках аммиака, которая обеспечивает контроль концентрации аммиака в помещениях машинного отделения и рабочей зоне предприятия.

Система контроля уровня загазованности при превышении заданной величины концентрации аммиака обеспечивает автоматическое выполнение следующих операций:

При достижение в воздухе машинного отделения, концентрации аммиака равной ПДК (20 мг/м³), включает в помещении управления предупредительную световую и звуковую сигнализацию, и общеобменную вентиляцию в машинном и аппаратном отделениях.

При достижении концентрации аммиака в воздухе 3ПДК (60 мг/м³), предусматривает включение в помещении управления световой и звуковой сигнализации, аварийной вентиляции.

При достижении концентрации аммиака в воздухе 25 ПДК (500 мг/м³), включение в помещение управления световой и звуковой сигнализации авария, отключение аммиачного оборудования.

8. Разработка принципиальной схемы холодильной установки

В процессе выполнения курсового проекта была разработана принципиальная схема холодоснабжения, в соответствии с которой выбрана компаундная схема холодильной установки, и косвенная схема охлаждения потребителей холода.

Использование компаундной схемы позволяет реализовать цикл двухступенчатого сжатия без использования промежуточных сосудов, так как поддержание промежуточного давления осуществляется в компаундном ресивере, следовательно, уменьшается количество емкостных аппаратов, используемых в системе.

Контур хладагента:

Пар аммиака из компаундного ресивера 2, с промежуточным давлением, всасывается компрессорами 1, сжимается ими до давления конденсации, и нагнетается в воздушные конденсаторы 3. В конденсаторах происходит отвод теплоты от хладагента, аммиак конденсируется. Жидкий хладагент сливается в линейный ресивер 4. Из линейного ресивера жидкий хладагент подается в компаундный ресивер, при этом дросселируется, проходя через регулирующий вентиль, до промежуточного давления. Из компаундного ресивера жидкий хладагент насосами 5 подается в воздухоохладители 6 и батареи 7, где жидкий аммиак кипит. Образовавшийся пар хладагента поступает обратно в компаундный ресивер.

Так как компаундный ресивер выполняет функцию промежуточного сосуда из него же идет раздача жидкого аммиака на две нижние температуры кипения. Жидкий аммиак из компаундного ресивера подается в циркуляционные ресиверы 8, соответственно, дросселируется до требуемых давлений кипения.

Из циркуляционного ресивера жидкий хладагент подается в воздухоохладители 6 и батареи 7, где кипит за счет отвода теплоты из охлаждаемого помещения. Образовавшийся в результате парожидкостная смесь хладагента направляется обратно в циркуляционный ресивер, откуда пар аммиака отсасывается компрессорами, сжимаясь до промежуточного давления. Пар из компрессоров поступает в нагнетательный коллектор, и попадает в компаундный ресивер. Пар аммиака, нагнетаемый в компаундный ресивер, барбатирует через уровень жидкого хладагента, охлаждается, при этом часть жидкий хладагента выкипает. Далее пар отсасывается соответствующими компрессорами.

Контур масла:

Заправка системы маслом осуществляется вручную через вентили, установленные на агрегатах.

Компрессорные агрегаты, установленные в машинном отделении, имеют собственные системы смазки, каждая из которых включает насос, маслоотделитель, маслоохладитель, фильтры для очистки масла и необходимую регулирующую арматуру.

Для подогрева масла перед пуском компрессоров после длительной стоянки в маслосборниках установлены электронагреватели.

Выпуск воздуха из системы:

Для удаления воздуха и других неконденсирующихся газов из системы применяется автоматический отделитель неконденсирующихся газов "Purger" фирмы Grasso.

Место отбора аммиачно-воздушной смеси - трубопровод слива аммиака из конденсаторов в линейный ресивер.

Трубопроводы аварийного сброса аммиака:

Сосуды и аппараты оснащаются двумя предохранительными клапанами с переключающим устройством. Что позволяет одному из клапанов быть постоянно включенным в работу.

Предохранительные клапаны соединены аварийным сбрасывающим трубопроводом. В случае срабатывания одного из предохранительных клапанов выпуск паров аммиака в атмосферу из аварийного трубопровода будет выполнен через трубу, выведенную на три метра выше конька крыши наиболее высокого здания в радиусе 50 метров.

Удаление влаги:

Систему после вскрытия вакуумируют при давлении не более 150 Па в течении не менее 12 часов с помощью вакуумного насоса при температуре не ниже 15 ˚, осушают хладагент и масло в процессе заправки ими системы с помощью дополнительных осушительных патрубков.

Пополнение хладагентом:

В процессе эксплуатации холодильной установки хладагент уходит (теряется) из системы при вскрытии ее для проведения технического осмотра, ремонта, через течи в соединениях и сальниках, при выпуске масла. Поэтому систему периодически пополняют хладагентом. Баллон устанавливают вертикально (вентилем вверх) на весы, взвешивают, соединяют с заправочным коллектором. Открывают вентиль на баллоне и коллекторе, включают вакуумный насос, подключенный к коллектору, для удаления воздуха из баллона. Открывают вентили на трубопроводе подачи жидкого хладагента из системы и контролируют заполнение баллона по показанию весов.

9. Техническое обслуживание

Техническое обслуживание это ряд мероприятий, направленных на поддержание требуемого работоспособного состояния холодильной системы.

Заправка системы аммиаком

В соответствии с требованиями ПБ 09-595-03 готовность системы к заполнению аммиаком определяется комиссией после завершения монтажных работ и проведения испытаний на прочность и плотность. Решение о заполнении системы оформляется актом.

Заполнение системы аммиаком является опасной операцией из-за пожаровзрывоопасности аммиака и высокой вероятности его утечек.

Аммиак для заполнения холодильной системы может поступать в железнодорожных или автомобильных цистернах и баллонах, в зависимости от количества хладагента, необходимого для заполнения установки. Заправляемый аммиак должен отвечать требованиям, изложенным в НТД. Технические условия на поставку, тара и маркировка для жидкого аммиака должны соответствовать требованиям стандарта.

Качество аммиака, содержащегося в цистернах и баллонах, должно быть удостоверено сертификатом качества. При нарушении требований стандарта и отсутствии сертификата заполнять систему таким аммиаком запрещается.

От заправочного коллектора расположенного снаружи машинного отделения и соединенного с распределительной станцией, прокладывается жидкостной трубопровод из труб  к цистерне. Администрация предприятия проверяет правильность соединения цистерны с холодильной установкой и дает письменное разрешение начальнику комперссорного цеха провести слив аммиака. После этого начинают слив аммиака. При заправке аммиак поступает в линейный, компаундный, защитный ресиверы, под действием разности давлений, которая создается путем предварительного вакуумирования системы. По мере заполнения системы аммиаком разность давлений уменьшается, а о прекращении подачи хладагента свидетельствует таяние инея на поверхности заправочного трубопровода.

При эксплуатации холодильной установки хладагент уходит из системы: при проведении технического осмотра и ремонта, через течи в соединениях и сальниках, при выпуске воздуха и масла. Поэтому систему периодически пополняют хладагентом. Признаком нехватки хладагента являются: низкий уровень жидкого хладагента в линейном ресивере, недостаток жидкости в испарительных системах; повышенный перегрев пара, всасываемого в компрессор; повышенная температура нагнетания; пониженная температура кипения.

Заправка системы маслом

Заправка системы маслом осуществляется вручную через вентили, установленные на агрегатах.

Техническое обслуживание аммиачных компрессорных агрегатов

Техническое состояние компрессорного агрегата контролируют путем измерения параметров режима работы, визуально и с помощью технических средств по признакам функционирования. По внешним признакам, таким как шум, вибрация, герметичность сальника; По режиму его работы: давление и температура нагнетания и всасывания, температура масла, перепад давления в масленой системе

У винтовых компрессорных агрегатов контролируются следующие основные параметры:

Температура нагнетания (не должна превышать 80-90 )

Температура масла (должна находиться в пределах от 25 до 45 )

Разность давлений масла (0,15-0,4 МПа)

Техническое обслуживание конденсаторов

Техническое обслуживание испарительных конденсаторов включает контроль:

Давления и температуры конденсации

Температуры и влажности воздуха, поступающего в конденсатор

Техническое обслуживание емкостей

При техническом обслуживании ресиверов периодически измеряют давление хладагента, а у компаундных ресиверов еще и перегрев выходящего из аппарата пара, проверяют положение уровня жидкого хладагента. Периодически из емкостей удаляют масло, контролируют их герметичность.

Регламентированный технический осмотр, проводимый ежеквартально, предусматривает проверку состояния контрольно-измерительных приборов и арматуры установленной на емкостях. При этом емкость должна быть выключена из работы, если установлено что:

Давление выше предельно допустимого;

Неработоспособны контрольно-измерительные приборы и - предохранительные клапаны;

Есть признаки деформации элементов,

Есть утечка хладагента.

Список использованной литературы

1. Практикум по холодильным установкам / Бараненко А.В. и др. - СПб.: Профессия, 2001. - 272 с.

. Раздаточный материал к курсу "Холодильные установки". - Л.: ЛТИХП, 1984.

. Холодильные установки: Учебник для студентов вузов специальности "Техника и физика низких температур", "Холодильная криогенная техника и кондиционирование" / Курылев Е.С. и др. - СПб.: Политехника, 1999. - 576 с.

. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ. / Под ред. С.Н. Богданова.4-е изд., перераб. и доп. - СПб.: СПбГАХПТ, 1999. - 320 с.

. Каталог компрессорных агрегатов фирма Jonson Controls.

. Воздушные конденсаторы Günter каталог фирмы

7. Каталог воздухоохладителей Alfa Laval

8. Аммиачные HRP: Каталог фирмы Hermetic.

. Каталог фирмы "Химхолодсервис".

10. Каталог московского завода " Компрессор".

. ПБ 09-595-03. Правила безопасности аммиачных холодильных установок.

. Соколов В.С., Яновский С.Н., Крайнев А.А. Справочный материал для курсового и дипломного проектирования холодильных установок. - Л.: ЛТИХП, 1990. - 45с.