Проектирование схемы холодильной установки химического комбината в г. Уфа

Содержание

Введение

. Литературный обзор

. Выбор функциональной схемы холодильной установки

.1 Определение температуры конденсации хладагента

.2 Расчёт числа ступеней сжатия

.3 Составление функциональной схемы

. Расчет и подбор холодильного оборудования

.1 Расчёт цикла холодильной установки

.2 Подбор компрессоров

.3 Подбор конденсатора

.4 Подбор испарителя

.5 Подбор ресиверов

.6 Подбор маслоотделителей, маслосборников, гидроциклонов и воздухоотделителей

.7 Подбор градирни

.8 Подбор насосов

.9 Расчет диаметра трубопроводов

. Планировка машинного отделения

. Автоматизация холодильной установки

Заключение

Список использованных источников

Введение

Охлаждением называется процесс отвода теплоты или отдачи работы, который сопровождается понижением температуры и протекает с участием двух тел: охлаждаемого и охлаждающего. В холодильной технике различают естественное и искусственное охлаждение.

Много столетий назад уже были известны способы использования естественного холода: накапливание льда и снега в ледниках для хранения продуктов, хранение продуктов в глубоких ямах (использование низкой средней температуры грунта), охлаждение воды при ее испарении.

Первоначально искусственное охлаждение в широких масштабах начинает применяться при заготовке и транспортировке пищевых продуктов.

Холод в пищевой промышленности обеспечивает почти полное сохранение первоначальных свойств, вкуса, питательности и внешнего вида пищевых продуктов.

В основе применения холода для различных производственных целей лежит тот факт, что многие физические, химические, биологические и другие процессы протекают при низких температурах, существенно отличаясь от того, как они осуществляются при обычных условиях. Большинство этих процессов при низких температурах замедляется, а некоторые из них (жизнедеятельность отдельных видов бактерий) прекращаются.

Искусственный холод находит широкое применение в народном хозяйстве. Так, например, на строительстве каналов и метро, при горных работах, в условиях водоносных пород применяется искусственное замораживание грунта с целью защиты проходки от прорыва воды; в химической и газовой промышленности искусственный холод применяется для сжижения технически важных газов.

В химической промышленности холод используют для получения жидких газов. С его помощью разделяют на составные части сложные растворы, увеличивают их концентрацию и т. д. Холод необходим при производстве взрывчатых веществ, анилиновых красок, синтетического каучука, при очистке смазочных масел, для выделения из нефти парафина и т. д.

Чтобы получить некоторые химические продукты, необходимы настолько низкие температуры, что они не могут быть достигнуты обычными паровыми холодильными машинами. В этих случаях применяют глубокое охлаждение.

Холодильные установки находят все более широкое применение во многих отраслях промышленности, а развитие некоторых отраслей нельзя себе представить без использования искусственного охлаждения.

1. Литературный обзор

Вооружённый опытом и знаниями человек овладел холодом относительно недавно, приблизительно сто лет назад. Однако те изменения, которые холод внёс в пищевую промышленность и другие области его применения, очень велики. Как в научных исследованиях, так и в разнообразной практической деятельности человек нашёл в холоде верного и надёжного помощника.

Достижения современной холодильной техники, использующей как естественный, так и искусственный холод, свидетельствуют о большой победе творческого гения человека в завоевании сил природы.

Осуществление различных технологических процессов при температурах ниже температуры окружающей среды связано с производством искусственного холода. Этих технологий становится все больше, и они находят все большее применение во многих отраслях народного хозяйства.

Холодильная технология пищевых продуктов охватывает сельское хозяйство; перерабатывающую - мясную и молочную промышленность; торговлю; транспорт (автомобильный, железнодорожный и водный); рыбодобывающую и рыбоперерабатывающую с рыбопромысловыми и перерабатывающими базами и судами.

Для осуществления холодильной технологии пищевых продуктов в СССР создана холодильная цепь, звенья которой предназначены для создания необходимых температурно-влажностных режимов для холодильной обработки, хранения, транспортирования и реализации пищевых продуктов.

С целью обеспечения длительного сохранения высокого качества скоропортящихся продуктов холодильные установки должны поддерживать нужный температурный режим среды: для охлаждения до минус 5°С, замораживания минус 35 -минус 40°С, хранения продуктов в охлажденном виде 0 −2°С, в замороженном минус 20 -минус 30°С. Температурный режим транспортных рефрижераторов зависит от вида перевозимых продуктов и предварительного процесса холодильной технологии - их охлаждения или замораживания.

Перерабатывающая промышленность и торговля являются крупными потребителями холода. Потребность в холоде непрерывно возрастает. Именно из-за недостаточного использования искусственного холода в мире теряется в среднем 25-30% произведенных пищевых продуктов.

Развивающейся отраслью промышленности является концентрирование соков, получение сухих порошков из концентрированных соков, а также продуктов с промежуточной влажностью с целью их хранения при обычных температурах, сублимационная сушка.

В нефтяной промышленности искусственное охлаждение используют в технологических процессах, где применяют в основном системы непосредственного кипения холодильного агента в поверхностных аппаратах. Выбор холодильного агента определяется условиями работы предприятий. Чаще всего используют углеводороды, которые имеются в достаточном количестве на данном производстве. Они имеют высокую молекулярную массу, и поэтому возможно применение в холодильной установке центробежных компрессоров.

В газовой промышленности искусственный холод применяют при подготовке газа к транспортированию и при переработке нефтяных и природных газов газоконденсатных месторождений. При этом используют как внешние, так и внутренние холодильные циклы, в которых холод получают в процессе переработки газа ( дросселирование жидкостей или расширение газа), а также комбинированные циклы. Температура транспортируемого газа минус 5 -минус 25°С, давление 5,5 Мпа.

В химической промышленности (получение этилена, фармацевтических и биохимических препаратов, производство азотное, синтетического каучука, хлора и др.) имеется многообразие систем холодоснабжения с различным типом холодильных машин, начиная с небольших поршневых компрессоров и кончая крупными центробежными агрегатами производительностью в несколько тысяч киловатт. Широко применяют абсорбционные установки, использующие теплоту технологических процессов, либо теплофикационные отборы ТЭЦ.

Азотное производство включает предприятия синтеза аммиака и некоторые производства азотной кислоты. Основная часть холода при производстве аммиака потребляется агрегатом синтеза для конденсации аммиака из азотно-водородно-аммиачной смеси высокого давления при температурах кипения хладагента (минус 10 -минус 12°С), а также для конденсации аммиака при температурах кипения минус 30 - минус 34°С. Для производства аммиака применяют теплоиспользующие абсорбционные водоаммиачные машины и аммиачные центробежные компрессорные агрегаты. Для производства этилена используют искусственный холод температурных уровней от 6 до минус 100°С. При этом применяют системы непосредственного кипения на холодильных агентах-этилене и пропилене (продуктах данного производства).

Производство синтетического каучука основано на полимеризации непредельных углеводородов - мономеров, для чего требуется искусственный холод на температурном уровне от 7 до минус 40°С. Вторая стадия технологии получения каучука проводится при минус 100°С.[9]

Хлор выделяется из газовой смеси в результате фракционной конденсации, где применяют абсорбционные водоаммиачные холодильные установки с температурой кипения минус 45°С или фреоновые установки с температурным режимом 5, минус 20, минус 65°С, оборудованные центробежными компрессорными машинами.

Крупным потребителем холода в химической промышленности является производство химических волокон, изготовленных из различных видов синтетических полимеров. В данной отрасли применяют только системы охлаждения с промежуточным хладоносителем. Потребность в холоде крупных комбинатов достигает 35-58 МВт.[9]

Поэтому правильное определение температурного режима и необходимой производительности холодильной станции, а также выбор наиболее рационального типа оборудования и технологической схемы в целом имеют важное значение.

Вследствие особенностей технологии химической промышленности к используемому холодильному оборудованию предъявляют ряд требований: холодильные машины должны иметь большую холодопроизводительность, высокую степень. надежности, достаточно большой ресурс работы; допускать применение дешевых холодильных агентов (основные или побочные продукты на данном комплексе); обеспечивать возможность использования энергетических ресурсов, которыми располагает производство; быть максимально автоматизированными.

В качестве хладоносителя в холдильной технике все чаще применяется пропиленгликоль. Использование пропиленгликоля, в отличии от этиленгликоля, обеспечивает повышенную вторичную безопасность при нарушении циркуляции теплоносителя/хладоносителя, техногенных катастрофах, промышленных авариях и ошибках персонала. Перевод на раствор пропиленгликоля не требует доработок самой системы циркуляции. При переходе от воды или рассола к пропиленгликолю необходимо только очистить систему от кальциевых осадков и хлоридов. Было также зарегистрировано уменьшение расхода энергии для подачи охладителя.

При аварийном разливе теплоносителя на основе пропиленгликоля его достаточно собрать мокрой тряпкой, в то же время, при проливе этиленгликоль содержащих теплоносителей рекомендуется менять или плитку, или деревянный пол и утеплитель, впитавший ядовитый этиленгликоль.

Коррозионная активность пропиленгликоля ниже, чем у большинства известных водных растворов солей и спиртов, что позволяет предъявлять невысокие требования к сортности стали для оборудования и снизить стоимость используемого оборудования.

Всего в числе элементов холодильных машин можно выделить три основных: компрессор, испаритель и конденсатор. Хладагент и вода (или любая другая жидкость, которую требуется охладить) пропускается через испаритель. В результате обмена тепловой энергией и в силу различия свойств жидкостей вода охлаждается, а хладагент нагревается до газообразного состояния. Парообразный хладагент пропускают через компрессор, где он сжимается, а затем отправляют в конденсатор, где происходит обратный процесс по превращению хладагента в жидкость.

Испарители классифицируют по наиболее характерным признакам. По характеру охлаждаемой среды (по назначению) различают испарители для охлаждения жидких хладоносителей и технологических продуктов; для охлаждения воздуха и газообразных технологических продуктов, т. е. когда происходит непосредственный теплообмен между охлаждаемым объектом и хладагентом; для охлаждения твердых технологических продуктов; испарители-конденсаторы.

В холодильной технике теплообменные аппараты, используемые для охлаждения жидких хладоносителей и жидких технологических продуктов, называют испарителями, а аппараты для охлаждения воздуха - батареями и воздухоохладителями.

В зависимости от условий циркуляции охлаждаемой жидкости испарители могут быть закрытого или открытого типов. Испарителями закрытого типа называют испарители с закрытой системой циркуляции охлаждаемой жидкости, прокачиваемой насосом. К ним относятся кожухотрубные и кожухозмеевиковые испарители. Испарителями открытого типа называют испарители с открытым уровнем охлаждаемой жидкости, циркуляция которой создается мешалкой. К ним относятся вертикально-трубные и панельные испарители.

По характеру заполнения хладагентом испарители разделяют на затопленные и незатопленные. К последним относятся оросительный, кожухотрубный с кипением в трубах, а также змеевиковый испарители с верхней подачей жидкости.

Испарители также разделяют на группы в зависимости от того, на какой поверхности кипит хладагент: в межтрубном пространстве (кожухотрубные затопленные и оросительные) или внутри труб и каналов (кожухотрубные с кипением в трубах, вертикально-трубные и панельные). Последнее разделение важно с точки зрения выбора модели для расчета теплоотдачи кипящей жидкости.

По характеру движения хладагента различают испарители с естественной и вынужденной циркуляцией. Отечественная промышленность выпускает аммиачные кожухотрубные испарители с горизонтальными трубами (ИТГ) с площадью теплопередающей поверхности от 67 до 800 м2, работающие на аммиаке, и фреоновые типа ИТР с площадью поверхности от 12 до 1800 м2. Тип конструкций аммиачных и фреоновых испарителей одинаков. Основное их отличие состоит в материале и характере поверхности теплообмена. В отечественных испарителях принято четное число ходов, что обеспечивает расположение рассольных подводящего и отводящего трубопроводов для хладоносителя на одной стороне аппарата. Число ходов по хладоносителю составляет от 4 до 12. Выбирают его таким образом, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость движения хладоносителя. Хладсдоситель подводят к нижнему штуцеру и отводят от верхнего.

Парожидкостную смесь от регулирующего вентиля подводят в испаритель снизу в межтрубное пространство. В аппараты с большой поверхностью парожидкостная смесь поступает от общего коллектора в нескольких точках по длине испарителя.

Конструкционные отличия фреоновых испарителей от аммиачных зависят от теплофизических свойств хладагента. При малых (перепадах температур, при которых обычно работают испарители холодильных машин, коэффициенты теплоотдачи со стороны кипящих фреонов оказываются ниже коэффициентов теплоотдачи со стороны хладоносителя. Для снижения термического сопротивления со стороны кипящего фреона на трубах делают накатные ребра малой высотой (1,45-1,6 мм) с малым шагом (коэффициент оребрения 3,5-3,8).[9]

Рисунок 1- Испаритель ИТГ

Пленочные испарители предназначены для охлаждения воды и других жидкостей, используемых далее в технологических процессах на предприятиях пищевой и химической промышленности. Основная цель применения пленочных испарителей - охлаждение воды до температур, близких к 0°С, без риска размораживания испарителя.

Модуль охлаждения представляет собой конструкцию с вертикально установленными теплообменными панелями из нержавеющей стали и распределительного бака. Теплообменные панели объединены распределителем хладагента на входе и коллектором на выходе. Распределительный бак и теплообменные панели закреплены на общем каркасе корпуса испарителя, имеющего съемные верхние и боковые панели, что позволяет беспрепятственно производить очистку теплообменных поверхностей в период технического обслуживания.

Принцип работы пленочного испарителя и его эффективность заключается в том, что вода из распределительного бака равномерно распределяется через перфорированные отверстия и стекает по поверхности теплообменных панелей в виде тонкой пленки в располагаемый ниже накопительный бак. Требуемый объем подачи воды обеспечивается конструкцией распределительного бака.

Рисунок 2- Пленочный испаритель

Основные преимущества пленочных испарителей :

·              высокий коэффициент теплопередачи. Малая масса и малые габариты аппарата. Компактная конструкция, по массогабаритным показателям приближающаяся к пластинчатым теплообменникам;

·              невозможность механического повреждения при замерзании воды. Пленочные испарители являются аппаратами «открытого» типа, в которых замерзание воды не приводит к аварийным ситуациям и не вызывает разрушение конструкции или срыв работы теплообменника;

·              движение воды в аппарате обеспечивается за счет высоты уровня в распределительном баке. При этом энергозатраты на работу пленочного испарителя по сравнению с кожухотрубными, пластинчатыми и затопленными панельными испарителями значительно ниже;

·              малая емкость по хладагенту (аналогично пластинчатым теплообменникам);

·              универсальность аппарата - возможность работать на различных хладагентах. Легкость ревизии и очистки.

Испарители панельные типа ИП предназначены для работы в составе аммиачных холодильных установок (АХУ). Испарители служат для охлаждения жидких хладоносителей (вода, рассол).

Рисунок 3-Панельный испаритель

Для поддержания отрицательных температур кипения применяются компрессора (поршневые холодопроизводительностью до 150 кВт и винтовые до 1500 кВт).

Рисунок 4- Поршневой компрессорный агрегат

Рисунок 5- Винтовой компрессорный агрегат

В последние годы в целом ряде отраслей промышленности поршневые компрессоры все больше и больше сдают позиции, уступая место своим более совершенным винтовым собратьям. Винтовые компрессоры имеют более высокий КПД, особенно эта разница заметна у компрессоров с большой производительностью. За время эксплуатации винтовой компрессор с классической схемой управления несколько раз окупает затраты на свое приобретение за счет экономии электроэнергии. Разница в затратах электроэнергии на производство одного и того же количества холода однозначно делает винтовые компрессоры более предпочтительными по сравнению с поршневыми. Кроме того, винтовые компрессоры с изменяемой частотой вращения двигателя позволяют дополнительно сократить потребление электроэнергии еще на 30%.

В дополнение к этому следует отметить, что система регулирования производительности винтовых компрессоров является более совершенной. В результате винтовые компрессоры вырабатывают столько сжатого хладагента, сколько в данный момент потребляет установка.

Тем, кто занимался обслуживанием поршневых компрессоров, должны быть хорошо известны проблемы, связанные с необходимостью замены клапанов, поршневых колец и т.д. Работая с винтовыми компрессорами, об этих проблемах можно забыть. Дело в том, что механическая часть винтовых компрессоров не содержит быстро изнашивающихся деталей (в частности клапанов, поршневых колец, вкладышей и т.п.).

Высокая степень автоматизации винтовых компрессоров гарантирует хорошую защиту от аварийных ситуаций и избавляет вас от необходимости постоянного присутствия обслуживающего персонала рядом с оборудованием.

Винтовые компрессоры, в отличие от своих поршневых собратьев, укомплектованы электронными блоками управления. Такие блоки позволяют программировать работу компрессора на месяц вперёд, а также дают возможность управлять группой компрессоров, запуская и останавливая их по мере изменения потребности в сжатом хладагенте.

Конденсаторы предназначены для конденсации паров рабочего агента и охлаждения жидких хладоносителей и технологических продуктов в аммиачных холодильных установках.

Конденсаторы по способу отвода тепла делятся на проточные, оросительно-испарительные, с воздушным охлаждением.

Конденсаторы кожухотрубные типа КТГ, предназначенны для охлаждения и конденсации паров хладагента при помощи воды или промежуточного хладоносителя. Аппарат изготовлен для применения на территории России и для поставки на экспорт. Конденсаторы отвечают требованиям действующих ПБ 09-592-03,ПБ 09-540-03, ПБ 03-576-03.

Конструкция: Охлаждающие трубы развальцованы в трубную решётку. После развальцовки, при необходимости, медная труба подвергается пайке, а стальная - сварке. Теплообменный блок собран в бесшовной трубе или обечайке, изготовленной из листа и являющейся корпусом конденсатора, и изготовлен в виде неразборного элемента.

Принцип действия конденсатора КТГ с межтрубной конденсацией: Вода поступает через входной патрубок в конденсатор и протекает в трубном пучке. При этом она меняет направление движения, благодаря перегородкам в крышках. Затем она выходит из конденсатора через выходной патрубок. Для удаления воздуха и для слива воды сверху и снизу предусмотрены пробки. На наружной поверхности трубного пучка происходит конденсация хладагента. Хладагент после компрессора в виде пара поступает через входной патрубок, находясь в межтрубном пространстве, конденсируется, и через выходной патрубок выходит в трубопровод ресивера.

Рисунок 6- Кожухотрубный конденсатор

Воздушный конденсатор представляет собой пучок оребренных труб, омываемых воздухом при его естественной или вынужденной циркуляции. Воздух отводит тепло конденсации хладагента в окружающую среду. Конденсаторы с воздушным охлаждением применяют для бытовых холодильников и кондиционеров. Конденсаторами воздушного охлаждения можно укомплектовать компрессионные холодильные машины, использующие поршневые, ротационные, винтовые компрессорыи турбокомпрессоры, а также абсорбционные и резорбционные холодильные машины.

В зависимости от хладагента конденсаторы подразделяются на аммиачные, пропановые и хладоновые; по величине теплового потока, отводимого впроцессе конденсации, - на мелкие (до 60 кВт), средние (до 1 МВт) и крупные (3 МВт и более), которые могут состоять из двух секций: секции снятия перегрева и секции конденсации; по конструкции они могут быть с естественной и с вынужденной циркуляцией воздуха; по типу поверхности теплообмена - листотрубные, трубчатые с оребрением, трубчатые с пластинчатым оребрением, в виде змеевика.

Листотрубные конденсаторы по конструкции аналогичны прокатно-сварным испарителям, применяемым в бытовых холодильниках. Из конденсаторов воздушного охлаждения для малых холодильных машин наиболее распространен трубчатый тип аппаратов со сплошным пластинчатым оребрением. Обычно на практике трубы медные и имеют алюминиевое оребрение. Такими конденсаторами комплектуют кондиционеры. Скорость воздуха в узком сечении составляет 2-5 м/с. Для различных типов конденсаторов она различна.

Воздушные конденсаторы для установок средней и большой производительности изготавливают из трубчатых поверхностей с пластинчатым оребрением либо из биметаллических труб с накатными ребрами. При этом компоновочные решения могут быть различными, так же как и ориентация секций в пространстве. В промышленности существует градация аммиачных воздушных конденсаторов, изготовленных из биметаллических труб, состоящих из труб углеродистой стали и плотно насаженной на нее наружной большего диаметра трубы из алюминия. Наружная труба - оребренная с накатными ребрами. Коэффициент оребрения таких труб р = 9. Оребренные трубы развальцовывают в трубных решетках прямоугольной формы. Секция имеет четыре либо восемь рядов по фронту.

Применение воздуха в качестве теплоотводящей среды конденсаторов позволяет резко сократить расходы воды и улучшить экологический баланс естественных водоемов. Широкому распространению воздушного охлаждения способствуют значительное сокращение стоимости изготовления и увеличение срока службы конденсаторов, удорожание стоимости охлаждающей воды, уменьшение степени загрязнения теплообменной поверхности.

Конденсаторы воздушного охлаждения применяют в нефтеперерабатывающей промышленности для конденсации технологических продуктов, в химической - для конденсации продукционного аммиака, в холодильных установках - для конденсации хладагента (или смесей хладагентов).

Учитывая высокую интенсивность теплообмена со стороны конденсирующегося хладагента, наружную поверхность конденсатора стараются максимально развивать, доводя коэффициент оребрения до 20-40.[9]

Рисунок 7- Воздушный конденсатрор

Испарительные конденсаторы типа МИК применяются в составе аммиачных холодильных установок на предприятиях по хранению и переработке пищевых продуктов, а также в других технологических процессах. Принцип действия аппаратов основан на испарительном охлаждении воды, омывающей теплообменные секции. В аппаратах совмещены функции конденсатора аммиака и градирни. Благодаря максимальному съему мощности с единицы поверхности теплообмена, наименьшей массе и габаритных размеров, данные аппараты являются лучшими в своем классе среди аналогичного оборудования отечественных производителей. Они обладают рядом преимуществ, такими как:

высокая тепловая эффективность;

использование мощных и малошумных вентиляторов «Ziehl-Abegg» германского производства и, как следствие, малый удельный расход электроэнергии (затрата мощности на прокачку воздуха, отнесенная к величине теплового потока) и низкие (допустимые) уровни шума и вибрации;

пониженный расход электроэнергии на привод водяных насосов;

надежное цинковое покрытие, обеспечивающее длительный срок службы аппаратов (применяется технология горячего цинкования (80-100 мкм) всего теплообменного блока; данную технологию не применяет ни один отечественный производитель теплообменного оборудования), малая занимаемая площадь;

Руководствуясь перечисленными преимуществами испарительных конденсаторов считаю разумным применить их в данном курсовом проекте.[13]

Для сокращения расхода дорогостоящей воды в современных холодильных установках применяется оборотная система водоснабжения. Для охлаждения воды применяются вентиляторные градирни. Вентиляторная градирня - это устройство, предназначенное для охлаждения циркулирующей воды атмосферным воздухом под напором вентиляторов.

Вентиляторная градирня используется для охлаждения в водооборотных системах энергопотребляющего оборудования (теплообменники компрессоров, термопластавтоматы, конденсаторы холодильных машин и т.п.). Водооборотные системы, действующие на основе сухих ветниляторных градирен, позволяют практически свести до минимума подпитку водой.

- Горячий первичный хладагент

-Холодный первичный хладагент

- Холодная вода

- Разбрызгиватели воды

- Центробежный вентилятор

Рисунок 8- Испарительный конденсатор

Вентиляторные градирни находят свое применение в самых разных отраслях промышленности. Они востребованы там, где используется энергопотребляющее оборудование: холодильные машины и кондиционеры, компрессорные установки, радиоэлектронные устройства, термопластавтоматы, установки токов высокой частоты и другие устройства, требующие охлаждения.

Следует учитывать, что работа испарительных вентиляторных градирен требует, как правило, системы отведения тепловых потоков и рассеяния их в окружающей среде. Нагретая в процессе работы вода частично испаряется (1% от общего объема циркулирующей в системе воды), а остальная охлажденная влага возвращается в систему.

Конструкция испарительных вентиляторных градирен. Испарительная Вентиляторная градирня состоит из двух частей. Верхняя часть включает в себя корпус, каплеулавливатель, расположенный вверху; ороситель, расположенный снизу, и находящиеся между каплеуловителем и оросителем коллекторы разбрызгивающего устройства. Нижняя часть испарительной вентиляторной градирни состоит из бака для сбора охлажденной воды и вентилятора.[16]

Они значительно компактнее безвентиляторных и их работа не зависит от ветра, так как процесс испарения воды в них интенсифицируется вентилятором. Широкий выбор градирен серии представляет производитель «Балтэнергомаш». Компактные вентиляторные пленочные градирни серии «Град» разработаны и выпускаются с 2000 года. Рабочие колеса градирен «Град» изготавливаются из стеклопластика, что значительно снижает уровень вибрации и шум вентилятора градирни.

Новые цельнофакельные легкосъемные форсунки, разработанные компанией «Балтэнергомаш», позволяют многократно использовать их при монтаже и демонтаже во время профилактики. Обеспечивают широкий диапазон регулирования расхода воды. [11].

Для полного промежуточного охлаждения пара после ступени низкого давления в двухступенчатой холодильной установке осуществляется в промежуточном сосуде в результате кипения в нём жидкости при промежуточном давлении. Промежуточные сосуды применяют в аммиачных холодильных установках, работающих по схеме двухступенчатого сжатия для охлаждения пара хладагента перед второй ступенью компрессора и переохлаждения жидкости после конденсатора, что позволяет увеличить холодопроизводительность компрессора и снизить расход энергии на производство холода при низких температурах кипения, требующих осуществление цикла двухступенчатого сжатия.[14]

Рисунок 9- Градирня «Град»

Рисунок 10- Промежуточный сосуд

К вспомогательному оборудованию холодильной установки относятся: ресиверы, маслоотделители, отделители жидкости.

Ресиверы выполняют роли дренажных, защитных или циркуляционных сосудов:

при использовании ресивера в качестве дренажного он применяется для сбора жидкого аммиака, удаляемого из охлаждающих приборов при их оттайке горячими парами хладагента,

при работе ресиверов в качестве защитных они обеспечивают "сухой" ход компрессора в безнасосных схемах и работают совместно с отделителями жидкости,

в качестве циркуляционных сосудов ресиверы дренажные используются в насосно-циркуляционных схемах.

Ресиверы линейные предназначены для сбора жидкого аммиака из конденсатора, располагаясь на стороне высокого давления, и обеспечивают запас жидкого аммиака в системе холодильной установки. Ресиверы снабжены указателями уровня, двухтрубным воздухоотделителем воздуха, предохранительными клапанами и арматурой и соответствуют требованиям всех необходимых ГОСТов и Правил безопасности (в т.ч. для сосудов, работающих под давлением).

Рисунок 11- Линейный ресивер

Промышленностью выпускается широкий модельный ряд, с внутренним объемом от 0,45 до 5,7м3.

Отделители жидкости типа ОЖ предназначены для отделения паров хладагента (аммиака) от увлекаемых из испарительной системы частиц жидкого хладагента. Отделители жидкости используются для комплектации оборудования аммиачных установок и обеспечивают защиту компрессорного оборудования от аварийных режимов. Также они могут быть использованы в качестве питающих сосудов в системах распределения жидкого хладагента по испарительным аппаратам. Отделителями жидкости комплектуются испарители панельные, трубчатые, а также другие виды испарителей, применяемые в составе аммиачных холодильных установок. Отделители жидкости могут работать совместно с горизонтальными дренажными и защитными ресиверами.

Отделители жидкости изготавливаются в климатическом исполнении У категории 3 по ГОСТ 15150 и отвечают требованиям ГОСТ 12.2.142.

На сегодняшний день на рынке представлен широкий выбор холодильного оборудования.[14]

2. Выбор функциональной схемы холодильной установки

.1 Определение температуры конденсации хладагента

По климатологическим данным [4, с.52] для г. Уфа находим среднюю температуру самого жаркого месяца (июля) и температуру абсолютного максимума  а также среднемесячную относительную влажность воздуха в самом жарком месяце в 15 ч .

Определим расчётную температуру наружного воздуха  для заданного города

 (1)

Для заданных условий по диаграмме h-d влажного воздуха находим температуру мокрого термометра [Приложение Б]

Теперь определим температуру конденсации

 (2)

.2 Расчёт числа ступеней сжатия

Согласно данной температуры кипения , и найденной температуры конденсации , определим соответственно давления кипения , и давление конденсации . Значения найдём из термодинамических свойств аммиака на линии насыщения[15]:

 (при );

 (при ).

Для расчёта числа ступеней сжатия необходимо определить отношение давлений . Если  меньше значения 78 принимают одноступенчатый цикл, при  больше значения 78 - двухступенчатый /[1, с.81].

Определим отношение давлений :

 (3)

Так как  принимаем двухступенчатый цикл, а следовательно для дальнейшего расчета необходимо выбрать промежуточное давление. Промежуточное давление , МПа, определим по выражению:

 (4)

.

Определим отношение давлений для низкой ступени цикла по выражению (5):

  (5)

Определим отношение давлений для второй ступени цикла по выражению (6):

  (6)

.3 Составление функциональной схемы

Выбираем двухступенчатую схему с полным промежуточным охлаждением и без насосным способом подачи аммиака в испарительную систему представленную на рисунке 13. Цикл холодильной установки представлен на рисунке 12.( На lgР-h диаграмме цикл представлен в приложении А).

Рисунок 12-Цикл холодильной установки

- компрессор низкой ступени; 2 - компрессор высокой ступени; 3 - конденсатор; 4 - линейный ресивер; 5- дренажный ресивер; 6- промежуточный сосуд; 7 - дроссельный вентиль; 8- испаритель.

Рисунок 8 - Функциональная схема холодильной установки

3. Расчет и подбор холодильного оборудования

3.1 Расчёт цикла холодильной установки

Перегрев пара во всасывающем трубопроводе компрессора работающего на низкой ступени принимаем равным .[9,c, 105]

Температура пара в конце процесса сжатия в компрессоре нижней ступени

t2м = 60÷90. Принимаем t2м = 60 0С [9 с.113 ] .

Температура пара в конце процесса сжатия в компрессоре верхней ступени t4м=60÷90. Принимаем t4м = 75 0С [9 с.113].

Переохлаждение жидкого аммиака в змеевике промежуточного сосуда составляет 2÷5 0С. Принимаем 5 0С [ 9с.107].

Параметры узловых точек цикла холодильной установки представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры узловых точек цикла

Найдем удельную холодопроизводительность низкой ступени,

, (7)

где - энтальпия в точке 1’’ ,.

- энтальпия в точке 9 ,.

По формуле (7) удельная холодопроизводительность низкой ступени будет ровна: .

.2 Подбор компрессоров

.2.1 Подбор компрессоров низкой ступени

Определим расчётную холодопроизводительность компрессорных агрегатов

, (8)

где ρ - коэффициент транспортных потерь, для систем с промежуточным хладоносителем ρ=1,10÷1,12. Принимаем ρ=1,12 [1, с.80], тогда

Массовая производительность

 (9)

Требуемая объемная производительность

 (10)

Где - удельная объёмная производительность, м3/кг в узловой точке 1 цикла. Из таблицы 1.

Требуемая теоретическая объемная производительность

, (11)

где λ - коэффициент подачи компрессора.

Коэффициент подачи для винтовых компрессоров определяем по формуле (12),[1, с.233].

 (12)

где  коэффициенты для компрессоров 21АH160-7-7 , [1, с.233];

a0 =1,0803; а1 =-0,0393; а2 =-0,005; а3 =0,0007; а4 =-0,0002;

Подставляем значения в формулу (11)

Так как винтовые компрессорные агрегаты обладают рядом преимуществ , то принимаем компрессорный агрегат 21АН160-7-7 в количестве 4-х штук (один из них резервный), технические характеристики: теоретическая объёмная подача ; мощность электродвигателя ; расход охлаждающей воды , габаритные размеры: длина- 2655; ширина-1180; высота-1960 мм, масса 2900 кг [1, с.8].

Крупным потребителем холода в химической промышленности является производство химических волокон, которые получили широкое применение и производство постоянно увеличивается. Режим работы предприятий химической промышленности непрерывный, а следовательно тепловая нагрузка в течение суток на компрессор не меняется, то необходимо учитывать коэффициент рабочего времени[18]

, (13)

Поскольку коэффициент рабочего времени находится в пределах рекомендуемых значений , то принимаем выбранные компрессора.

Действительная объемная производительность компрессорного агрегата

 (14)

где n- количество выбранных агрегатов, шт.

Подставляем значения в формулу (14):

Действительная массовая производительность компрессорного агрегата

 (15)

Найдем действительную холодопроизводительность компрессорного агрегата

 (16)

.

Теоретическая мощность компрессорного агрегата

, (17)

.

где - энтальпии в соответствующих узловых точках цикла. Из таблицы 1,

Эффективная мощность

 (18)

Эффективный КПД подобранного компрессора [6, с.104].

Подставляем значения в формулу (18)

.2.2 Подбор компрессоров высокой cтупени.

Определим массовую производительность высокой ступени из материального баланса промежуточного сосуда

 (19)

где - энтальпии в соответствующих узловых точках цикла. Из таблицы 1, [3, c.77]

Из выражения (19) получим:

 (20)

Подставим значения в выражение (20) и определим массовую производительность второй ступени:

Требуемая объемная производительность

 (21)

Где  - удельная объёмная производительность, м3/кг в узловой точке 4цикла. Из таблицы 1.

Требуемая теоретическая объемная производительность

, (22)

где λ - коэффициент подачи компрессора;

 (23)

где  коэффициенты для компрессоров 2А350-7-1 , [1, с.233];

a0 =0,9573; а1 =0,0019; а2 =-0,0019; а3 =-0,0003; а4 =-0,0018;

Подставляем значения в формулу (22)

Принимаем компрессорный агрегат 2А350-7-1 в количестве 1-й штуки, технические характеристики: теоретическая объёмная подача ; мощность электродвигателя; расход охлаждающей воды , габаритные размеры: длина- 2900; ширина-1150; высота-2200 мм, масса 3450 кг [5, с.8]

Т.к. тепловая нагрузка в течение суток на компрессор не меняется, то необходимо учитывать коэффициент рабочего времени

, (24)

Поскольку коэффициент рабочего времени находится в пределах рекомендуемых значений , то принимаем выбранный компрессор.

Действительная объемная производительность компрессорных агрегатов

 (25)

Действительная массовая производительность компрессорных агрегатов

, (26)

Теоретическая мощность компрессорных агрегатов

, (27)

где - энтальпия в соответствующей узловой точке цикла. Из таблицы 1,

.

Эффективная мощность

 (28)

где  - эффективный КПД компрессора.

Эффективный КПД компрессора 2А350-7-1 определяется по формуле (29), [1,с.233],

 (29)

где b0…b4 - коэффициенты характеристического уравнения для компрес-соров 2А350-7-1, [1, с.234]=0,8913; b1 =-0,0095; b2 =-0,0046; b3 =0,0003; b4 =-0,0042.

Подставим значения в формулу (29) получим:

Подставляем значения в формулу (28):

.3 Подбор конденсатора

Расчетная тепловая нагрузка на конденсатор

 (30)

Тепловой поток в маслоохладителе,

, (31)

где - массовый расход воды через маслоохладитель компрессорных агрегатов 21АН160-7-7,и компрессорного агрегата 2А350-7-1, кг/с

 - нагрев воды в маслоохладителе компрессорного агрегата, принимаем

Массовый расход воды через маслоохладитель компрессорных агрегатов, , кг/с

 (32)

где -объемный расход воды через маслоохладитель компрессорного агрегата 21АН160-7-7, .

-объемный расход воды через маслоохладитель компрессорного агрегата 2А350-7-1, .

Подставляем значения в формулу (33):

Подставляем значения в формулу (32):

.

Подставляем значения в формулу (33):

Номинальная тепловая нагрузка на испарительный конденсатор

 (33)

где С - коэффициент используемый при расчете номинальной тепловой нагрузки на конденсатор, для испарительных конденсаторов марки МИК, и равен [1, с. 238].

 (34)

где

Подставляем значения в формулу (34)

Подставляем значения в формулу (33): .

Выбираем испарительный конденсатор марки МИК4-400-Н. Площадь теплообменной поверхности составляетгабаритные размеры: длина-3880; ширина-2530; высота-2680 мм. Расход воды  Действительная тепловая нагрузка составляет [1, с. 239].

 (35)

.4 Подбор испарителя

.4.1 Подбор горизонтального трубного горизонтального испарителя (по заданию).

Площадь теплопередающей поверхности

, (36)

где  - коэффициент теплопередачи испарителя,

[1, с.228];

- средний логарифмический перепад температур, оС.

Тепловой поток в испарителе

, (37)

где 1,1- коэффициент учитывающий дополнительные теплопритоки к хладоносителю, составляющие 10% тепловой нагрузки. [1, с.90]

Средняя температура хладоносителя

 (38)

Температура хладоносителя на выходе из испарителя:

 (39)

Температура хладоносителя  на входе в испаритель:

 (40)

Рассчитаем температуру замерзания хладоносителя

 [7] (41)

В качестве хладоносителя применяем 51% водный раствор пропиленгликоля с температурой замерзания , плотность при температуре минус 260C:  , удельная теплоемкость при температуре минус 260C  [10].

Средний логарифмический перепад температур

 (42)

Подставляем значения в формулу (36):

Подбираем горизонтальный кожухотрубный испаритель марки ИТГ-160. Площадь теплообменной поверхности составляетгабаритные размеры: длина- 5650; ширина-1310; высота-1800 мм, вместимость по аммиаку  [5, с.22].

.4.2 Расчет и подбор отделителя жидкости для компрессоров низкой ступени.

Требуемый диаметр корпуса отделителя жидкости

 (43)

где - скорость движения пара в аппарате м/с,

Подбираем отделитель жидкости 350 ОЖ с габаритными размерами: диаметр- 1800; высота-3637 мм, вместимость 8 м3 [1, с.241].

Т.к диаметр выбранного отделителя жидкости больше диаметра отделителя жидкости рассчитанного при предельном значении скорости движения пара в отделители жидкости, следовательно принимаем отделитель жидкости 350 ОЖ.

3.5 Подбор ресиверов

.5.1 Подбор линейного ресивера

Вместимость линейного ресивера равна

 (44)

где - аммиакаемкость испарителя ИТГ, м3

- коэффициент, учитывающий допустимое заполнение ресивера, , [1, с.103];

Подставляем значения в формулу (44):

Используя данные компании ОАО «Орелхолодмаш» подбираем линейный ресивер 0,75РВ, вместимостью 0,78 м3, габаритные размеры: диаметр- 630; длина- 3065; высота- 1740мм [13].

3.5.2 Подбор дренажного ресивера.

Вместимость дренажного ресивера равна

 (45)

где  - аммиакоёмкость охлаждающих приборов наиболее крупной камеры или вместимость по аммиаку наибольшего аппарата, сосуда. В данной холодильной установке наибольшая вместимость по аммиаку у испарителя ИТГ-160 - 1,58 м3.

-коэффициент, учитывающий остаточное заполнение ресивера, =1, 1 [1, с.103].

Подставляем значения в формулу (45):

Используя данные компании ОАО «Орелхолодмаш» подбираем дренажный ресивер 2,5РД, вместимостью 2,661 м3, габаритные размеры: диаметр 820 мм, длина 5690 мм, высота 1953 мм [13].

3.5.3 Подбор промежуточного сосуда

Расчет промежуточного сосуда заключается в расчёте его диаметра по формуле[1с.102] :

 (46)

Где - действительная объёмная производительность агрегата высокой ступени,м3/с.

v4-удельный объём пара холодильного агента в т. 4 равен 0,32м3/кг. Из таблицы 1.

Действительную объёмную производительность агрегата высокой ступени определим по формуле:

. (47)

Подставляем значения в формулу (50):

Подставляем значения в формулу (46):

.

Выбираем промежуточный сосуд ПСз-80. Характеристики: диаметр корпуса- 800мм; высота-3015мм, площадь теплопередающей поверхности змеевика- 6,3м2; объем сосуда-1,15м3.[14]

Определим действительную скорость движения пара в аппарате . Максимально допустимая

 . (48)

Подставляем значения в формулу (48)

Также нам необходимо уточнить температуру жидкого хладагента 0C, выходящего из змеевика, это мы можем сделать с помощью формулы (49) [1,c/102]:

. (49)

где - промежуточная температура хладагента в промежуточном сосуде,- 2 0С, из таблицы 1.

 - температура хладагента, входящего в змеевик, и равная температуре конденсации,35 0С

- коэффициент теплопередачи змеевика, равный (0,6-0,7) принимаем среднее значение 0,65 кВт/(м2×К)[1,c/102]

- площадь теплопередающей поверхности змеевика, из характеристики оборудования, равная (6,3) м2.

- массовый расход хладагента через змеевик принимается равным действительному массовому расходу компрессорных агрегатов низкой ступени - 0,6 кг/с

-удельная теплоёмкость жидкого хладагента в змеевике при температуре конденсации равной 35 0С равна 4,876 кДж/(кг×К)[15]

По формуле (49)  равна:

Следовательно, так как присутствует разница значений температур на входе и выходе из змеевика, то происходит охлаждение жидкого аммиака.

3.6 Подбор маслоотделителей, маслосборников, гидроциклонов и воздухоотделителей

.6.1 Подбор маслоотделителя высокой ступени.

Требуемый диаметр корпуса маслоотделителя

 (50)

где  - действительная объемная производительность компрессорного агрегата высокой ступени на стороне нагнетания, м3/с;

- скорость движения пара в аппарате,

Действительная объемная производительность компрессорных агрегатов на стороне нагнетания для компрессоров высокой ступени

, (51)

где - удельная объёмная производительность, м3/кг в узловой точке 5м цикла. Из таблицы 1.

 Подставляем значения в формулу (50)

Используя данные ООО «Ижевскхиммаш» подбираем маслоотделитель марки 80-М с габаритными размерами: диаметр- 300; высота- 1500 мм, вместимость 0,78 м3 [15].

Определим действительную скорость движения пара в аппарате

 (52)

3.6.2 Подбираем маслосборник марки 10 МЗС с габаритными размерами: диаметр- 159; высота-770 мм, вместимость 0,08 м3 [8, с.27].

.6.3 Подбираем воздухоотделитель марки Я10-ЕВО c габаритными размерами: длина- 700;ширина-330;высота-450 мм.

.7 Подбор градирни

Тепловая нагрузка на градирню

 (53)

Подставляем значения в формулу (53)

Компанией «БАЛТЭНЕРГОМАШ» предоставлены кривые охлаждения градирен при различных температурах воздуха по «мокрому термометру», кривые охлаждения представлены на рисунке 14, используя их подбираем градирню ГРАД-32 обеспечивающие тепловой поток 190 кВт.[13]

Определяем количество градирен

 (54)

где  -тепловой поток в градирне ГРАД-32,

Рисунок 14 - Кривые охлаждения градирен ГРАД

Подбираем 1 градирню ГРАД-32. Технические характеристики градирни  габаритные размеры: длина- 3053; ширина-904;высота-2197 мм.

3.7.2 Подбираем насосы для подачи воды в маслоохладители винтовых компрессорных агрегатов.

Найдем производительность насоса для подачи воды в градирню

 (55)

где  - плотность воды, ;

 - удельная теплоемкость воды, .

Подставляем значения в формулу (54)

Используя данные ЗАО «Катайский Насосный Завод» подбираем насос

марки К80-65-160а, в количестве двух штук (один из них резервный). Характеристики: подача Q= 45 м3/ч, напор Н=28м, мощность N=7,5 кВт. Габаритные размеры: длина- 925; ширина-440; высота-406 мм. Масса-145 кг. [12]

По расходу воды испарительного конденсатора МИК1-400-Н равному  ( из характеристики конденсатора ), подбираем насос для подачи воды в конденсатор. Подбираем насос марки К1000-80-160, в количестве двух штук (один из них резервный). Характеристики: подача Q= 100 м3/ч, напор Н=32 м, мощность N=15 кВт. Габаритные размеры: длина- 1105; ширина-458; высота-455 мм. Масса m=265 кг. [12]

.8 Подбор насосов

.8.1 Расчет насосов хладоносителя для испарителя ИТГ.

Найдем производительность насоса для хладоносителя

 (55)

где  - плотность 51% водного раствор пропиленгликоля при температуре минус 260C,

 - удельная теплоемкость 51% водного раствор пропиленгликоля при температуре минус 260C  [12].

Подставляем значения в формулу (55)

Используя данные ЗАО «Катайский Насосный Завод» подбираем насос марки ТХ125-80-400/б, имеющий подачу Q= 67 м3/ч, в количестве трех штук (в том числе один резервный). Характеристики: подача Q= 67 м3/ч, напор Н=20м, мощность N=6,2 кВт, частота вращения n=960 с-1, температура перекачиваемой жидкости от минус 40 до 1200С. Габаритные размеры: длина- 1745; ширина-690; высота-830 мм. Масса-865 кг. [12]

.9 Расчет диаметра трубопроводов

.9.1 Расчёт нагнетательного трубопровода.

Определим внутренний диаметр трубопровода компрессорных агрегатов низкой ступени, исходя из уравнения непрерывности потока

 (56)

где  - действительная объемная производительность компрессорных агрегатов(3-х шт 21АН160-7-7) на стороне нагнетания, м3/с;

 - рекомендуемая скорость движения хладагента в трубопроводе, для аммиака на стороне нагнетания,

Принимаем  [4, с.215].

Определим действительную объемную производительность  м3/с

 (57)

Подставляем значения в формулу (57)

Принимаем стальную бесшовную трубу диаметром 159х4,5мм, внутренним диаметром  ГОСТ 8732-78 [5, с.40].

Уточненная скорость движения хладагента в трубопроводе н1, м/с

 (58)

Определим внутренний диаметр трубопровода компрессорного агрегата высокой ступени, исходя из уравнения непрерывности потока

 (59)

где  - действительная объемная производительность компрессорного агрегата 2А350-7-1 на стороне нагнетания, м3/с;

Определим действительную объемную производительность  м3/с

 (60)

где - действительная массовая производительность компрессорного агрегата 2А350-7-1 на стороне нагнетания, м3/с;

Подставляем значения в формулу (60)

Принимаем стальную бесшовную трубу диаметром 89х3,5мм, внутренним диаметром ГОСТ 8732-78 [5, с.40].

Уточненная скорость движения хладагента в трубопроводе , м/с

 (61)

3.9.2 Расчёт всасывающего трубопровода компрессорных агрегатов низкой ступени.

Определим внутренний диаметр трубопровода

 (62)

где  - рекомендуемая скорость движения хладагента в трубопроводе, для аммиака на стороне всасывания,

Принимаем  [4, с.215].

Подставляем значения в формулу (62)

Принимаем стальную бесшовную трубу диаметром 273х7мм, внутренним диаметром  ГОСТ 8732-78 [5, с.40].

Уточненная скорость движения хладагента в трубопроводе вс, м/с

 (63)

3.9.3 Расчёт всасывающего трубопровода компрессорного агрегата высокой ступени.

Определим внутренний диаметр трубопровода по формуле (62), учитывая  

Принимаем стальную бесшовную трубу диаметром 159х4,5мм, внутренним диаметром  ГОСТ 8732-78 [5, с.40].

Уточним скорость движения хладагента в трубопроводе вс2, м/с, учитывая  по формуле (63)

.9.4 Расчёт жидкостного трубопровода от конденсатора до линейного ресивера.

Определим внутренний диаметр трубопровода, исходя из уравнения непрерывности потока

 (64)

где  - объемный расход среды м3/с.

 - рекомендуемая скорость движения хладагента в трубопроводе, для аммиака на стороне нагнетания,

Принимаем  [2, с.215].

Определим объемный расход среды

 (65)

где vж - удельный объем жидкого аммиака, м3/кг, на линии насыщения при . vж=0,0017 м3/кг [15, c.24]

Подставляем значения в формулу (64)

Принимаем стальную бесшовную трубу диаметром 89х3,5 мм, внутренним диаметром  ГОСТ 8732-78 [8, с.40].

Уточненная скорость движения хладагента в трубопроводе к-р, м/с

 (67)

3.9.5 Расчет жидкостного трубопровода от промежуточного сосуда до дроссельного вентиля.

Определим внутренний диаметр трубопровода, исходя из уравнения непрерывности потока.

, м (68)

, м3/с (69)

где - действительный массовый расход компрессорного агрегата высокой ступени ,кг/с

ωр-д- рекомендуемая скорость движения хладагента в трубопроводе, для аммиака на стороне нагнетания ω=0,125÷0,5м/с. Принимаем значение 0,5 м/с. [2 с.215]

ρ- плотность вещества, кг/м3

Определим объемный расход среды

 м3/с

Подставляем значения в формулу (68)

, м

Принимаем стальную бесшовную трубу диаметром 76х3,5 мм, внутренним диаметром  ГОСТ 8732-78 [8, с.40].

Уточненная скорость движения хладагента в трубопроводе к-р, м/с

 (70)

4. Планировка машинного отделения

Оборудование холодильной установки указанное на принципиальной схеме холодильной установки КП ХУ 1-36 20 01 01.581.01, размещаем в отдельном машинном отделении.

Наиболее жесткие требования предъявляют к помещения аммиачной холодильной установки. Так, машинное отделение аммиачной холодильной установки может располагаться в отдельно стоящем здании, в пристройке к зданию холодильника или одноэтажному производственному зданию. Оно может быть встроенным в холодильник или в одноэтажное производственное здание, от помещений, которых оно должно быть отделено противопожарными стенами, не имеющих проемов.

Машинное отделение с шагом колон 6×12, общей площадью 144 .

В КП ХУ 1-36 20 01 01.581.02 машинное отделение имеет два выхода, оба непосредственно наружу. Общая длина пути по проходам из любой точки машинного отделения до двери составляет не более 30 м.

Ограждающие конструкции здания машинного отделения имеют легкосбрасываемые элементы (окна, двери). Оконные перекрытия застеклены обычным оконным стеклом, а высота подоконников равна 1м. Двери открываются в сторону выхода.

Нагнетательные трубопроводы должны быть особо тщательно закреплены. Холодные изолированные трубопроводы крепят через деревянные подкладки.

Регулирующие станции выносят на щит управления, вся разводка трубопроводов выполняется между стеной и щитом. На лицевой стороне щита располагают лишь маховики ручных вентилей и приборы. Промежуточные сосуды, имеющие большое количество арматуры, должны иметь свободный доступ, и располагаться у наружных стен, поблизости от регулирующей станции. Конденсаторы для экономии места часто располагают над испарителями или ресиверами.

При размещении оборудования холодильной установки и технологических трубопроводов обеспечиваются условия безопасного проведения работ по монтажу, техническому обслуживанию и ремонту оборудования и трубопроводов. Ширина основного прохода 1,6 м; ширина прохода между выступающими частями агрегатов составляет не менее 1 м; ширина неосновного прохода между гладкой стеной и аппаратом составляет не менее 0,8 м.

В машинном отделении размещены компрессорные агрегаты, линейный и дренажный ресивер, рассольные насосы, маслоотделитель, отделитель жидкости, промежуточный сосуд и испаритель. На крыше машинного отделения размещены: конденсатор, маслоотделитель. Вблизи машинного отделения находится аппаратное отделение. В аппаратном отделении размещены водяные насосы оборотной системы водоснабжения, бак для воды, на крыше аппаратного отделения размещена градирня.

5. Автоматизация холодильных установок

Цель автоматизации холодильных установок - замена ручного труда, точное поддержание заданных параметров, предотвращение аварий, увеличение срока службы оборудования, сокращение затрат, повышение культуры производства.

Эксплуатация автоматизированных холодильных установок обходится дешевле, так как отпадает необходимость в части обслуживающего персонала, занятого ручными операциями по пуску, регулированию иостановкехолодильного оборудования, визуальному наблюдению за работой машин и аппаратов.

Устройства автоматизации могут выполнять как отдельные операции: контроль, сигнализация, включение и выключение исполнительных механизмов, так и совокупность этих операций: автоматическая защита и регулирование.

Любая операция, осуществляемая машинистом современных холодильных установок, поддается автоматизации. Однако не все операции целесообразно автоматизировать.

Автоматизация процессов регулирования и защиты необходима в тех случаях, когда эти процессы требуют затрат ручного труда и когда машинист не может обеспечить точное регулирование и надежную защиту. Очень важно также автоматизировать работы во вредных и взрывоопасных помещениях. Абсорбционные и пароэжекторные холодильные машины ввиду отсутствия движущихся механизмов (кроме насосов) легче поддаются полной автоматизации, чем крупные компрессионные, которые требуют непрерывного наблюдения и квалифицированного обслуживания. Крупные и средние холодильные установки снабжают частичной автоматизацией, при которой автоматически регулируется лишь часть процессов. Чаще такие холодильные установки работают на полуавтоматическом режиме, при котором остановка машины происходит автоматически, а пуск вручную.

В период эксплуатации холодильных установок возникает постоянная необходимость приведения холодопроизводительности в соответствии с меняющейся холодонагрузкой. Это достигается системами автоматического регулирования. Система автоматического регулирования состоит из следующих элементов: датчиков, воспринимающих изменения регулируемых или контролируемых параметров; органа, реагирующего на импульс, поступивший от датчика; исполнительного механизма, срабатывающего при получении соответствующего импульса от датчика и осуществляющего привод регулирующего органа; трубопроводов со сжатым воздухом для контрольно-измерительных приборов, а также легкокипящей жидкостью или электрических проводов, связывающих датчики с исполнительными механизмами;

устройств, служащих для настройки системы на заданное значение регулируемой величины.

Одним из основных видов регулирования является изменение подачи жидкого хладагента в испаритель, в который должно быть подано ровно столько холодильного агента, сколько испарилось под действием внешнего притока тепла.

Для регулирования подачи жидкого хладагента и сигнализации степени заполнения аппаратов служат поплавковые вентили низкого давления непосредственно в испарительной системе; терморегулирующие вентили, реагирующие на перегрев пара на выходе из испарительной системы; пневматические регуляторы уровня камерного типа.

Поплавковые регулирующие вентили низкого давления ПРВ обеспечивают поддержание заданного уровня в испарителях, промежуточных сосудах, ресиверах и отделителях жидкости. В ПРВ поплавок, связанный с аппаратом, в котором поддерживается постоянный уровень по принципу сообщающихся сосудов, регулирует величину сечения для прохода хладагента.

Промышленностью выпускаются поплавковые регулирующие вентили I-5ПР и 10ПР с игольчатым клапаном; II-20ПР и 50ПР с клапанами конусного типа и III-100ПР и 200ПР с золотниковыми клапанами. Параллельно ПРВ в схему регулирования включают ручной регулирующий вентиль, а перед ПРВ устанавливают фильтр. Для контроля за работой ПРВ используют сигнализаторы уровня.

Терморегулирующие вентили ТРВ служат для автоматического заполнения охлаждающих приборов холодильным агентом. Чем меньше хладагента в испарителе, тем больше его перегрев во всасывающем трубопроводе и тем больше поднимается клапан ТРВ. При заполнении испарителя хладагентом, перегрев паров уменьшается, соответственно уменьшается и открытие ТРВ. К приборам автоматического регулирования также относятся: соленоидные вентили и реле температуры.

Для защиты холодильных машин от аварийных режимов предназначены реле давления. Различают одноблочные реле, предназначенные для стороны низкого или высокого давления, и двухблочные, срабатывающие при понижении давления всасывания и повышении давления нагнетания. Дифференциальные реле давления ДРД воспринимают разность давления нагнетания и всасывания.

Современные холодильные установки оборудуют системами сигнализации. Автоматическая сигнализация бывает предупредительная, аварийная и исполнительная. Предупредительная сигнализация извещает обслуживающий персонал о изменении регулируемого показателя. Это предупреждение машинист видит до срабатывания систем автоматической защиты.

Аварийная сигнализация извещает о срабатывании приборов автоматической защиты и причинах возникновения аварийной ситуации.

Исполнительная сигнализация оповещает обслуживающий персонал о включении и выключении компрессоров, вентиляторов, соленоидных вентилей, насосов.

На крупных холодильных установках центральные щиты управления оборудуются мнемоническими схемами, на которых изображена схема установки с цветными сигнальными лампами. При исправной работе узлов на мнемосхеме горят зеленые лампы, при нарушении режима какого-либо узла - загорается красная лампа. В схемах автоматической защиты и сигнализации применяются термометры сопротивления, позволяющие передавать показания на щиты управления. Электронные самопишущие мосты служат для ведения записи показании температуры в различных аппаратах - потребителях холода.

На холодильных установках применяют также дифференциальные манометры для замера количества протекающих жидкостей, логометры, работающие в комплекте с термометрами сопротивления, а также другие приборы, обеспечивающие автоматизацию работы холодильных машин. Двухпозиционные манометрические реле температуры ТРДК, ТДДА и ТРД с электрическим контактным выходом служат для включения и выключения различных электропотребителей.

Для дистанционного замера температур применяют манометрические, электроконтактные и ртутно-контактные термометры. В манометрическом термометре - изменение температуры зависит от изменения давления в термобаллоне. Действие ртутно-контактного термометра основано на изменении сопротивления проводника в зависимости от температуры и замыкании столбиком ртути контактов сигнальных ламп.

Заключение

холодильный конденсатор хладагент

В данном курсовом проекте была спроектирована схема холодильной установки химического комбината в г. Уфа. Проанализировано холодильное оборудование, выбраны его конкретные марки, рассчитано количество аппаратов, которые входят в схему холодильной установки.

Спроектированная схема холодильной установки - двухступенчатая на одну температуру кипения, с подачей холодильного агента в испарительную систему за счет разности давлений. В состав холодильной установки вошли компрессорные агрегаты марки 21АН160-7-7 (4 штуки), компрессорные агрегаты марки 2А350-7-1, испарительный конденсатор марки МИК4-400-Н, горизонтальный кожухотрубный испаритель марки ИТГ-160, промежуточный сосуд марки ПСз-80, ресивер линейный марки 0,75РВ, ресивер дренажный марки 2,5 РД, градирня марки ГРАД-32, отделитель жидкости марки 150 ОЖ, отделитель жидкости марки 350 ОЖ, маслоотделитель марки 80-М, маслосборник марки 10 МЗС, насосы водяные марки К80-65-160а (2 штуки), и марки К100-80-160 (2 штуки) для подачи воды в конденсатор, насосы рассольные марки ТХ125-80-400/б (3 штуки).

В машинном отделении размещены компрессорные агрегаты, линейный и дренажный ресивер, рассольные насосы, маслоотделитель, отделитель жидкости, промежуточный сосуд и испаритель. На крыше машинного отделения размещены: конденсатор, маслоотделитель. Вблизи машинного отделения находится аппаратное отделение. В аппаратном отделении размещены водяные насосы оборотной системы водоснабжения, бак для воды, на крыше аппаратного отделения размещена градирня.

Список использованных источников

1. Бараненко А.В. Практикум по холодильным установкам: учеб. пособие / В.С.Калюнов, Ю.Д.Румянцев. − СПб.: Профессия, 2001. − 272 с.

. Курылев Е.С. Холодильные установки: учебник для студентов вузов / В.В.Оносовский, Ю.Д.Румянцев. − СПб.: Политехника, 1999. − 576 с. Электронный ресурс -www.xiron.ru.

. Кошкин Н. Н., Сакун И. А., Бамбушек Е. М. Холодильные машины: Учебник для втузов по специальности «Холодильные машины и установки».- Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ление, 1985.- 510 с.

4. СНиП 23-01-99 Строительная климатология и геофизика. Нормы проектирования.-М.: стройиздат,1999.-144с.

. Богданов С.Н. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: справочник. − СПб.: СПбГАХПТ, 1999. − 320 с.

. А.В.Быков. “Холодильные компрессора” 2-е издание, переработанное и дополненное. Справочник,-М.:ВНИИхолодмаш,1992,-303с

. Правила устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок. ( в ред. постановлений МЧС от 13.12.2007 N 118, от 30.06.2008 N 57)

. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию холодильных установок для студентов специальность 16.03 «Техника и физика низких температур». Технические данные холодильного оборудования. − Могилев: Могилевский технологический институт, 1992. - 62 с.

.Тимофеевский Л.С. Холодильные машины: учебник для студентов втузов специальности” Техника и физика низких температур”/ А.С.Тимофеевский, А.В.Бараненко, Н.Н.Бухарин, В.И.Пекарев, И.А.Сакун.-СПб.:Политехника,1997.-992с.

. Промышленное холодильное оборудование [Электронный ресурс ]- Режим доступа: http://www.xiron.ru/.- Дата доступа: 18.11.2015.

11. Пропилен гликоль [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.Propilenglicol.ru/.- Дата доступа: 28.11.2015.

. Градирни Балтэнергомаш [Электронный ресурс] - Режим доступа:://bemspb.ru/. - Дата доступа: 17.10.2015.

13. Катайский Насосный Завод [Электронный ресурс] - Режим доступа:://www.knz.ru/. - Дата доступа: 18.11.2015.

14. ОАО «Орелхолодмаш» [Электронный ресурс] - Режим доступа:://www.orelholodmash.ru/. - Дата доступа: 19.11.2015.

15. Ижевскхиммаш, ООО - Ижевск [Электронный ресурс] - Режим доступа:://i-h-m.fis.ru/. - Дата доступа: 18.11.2015.

16. Богданов С.Н.и др. Свойства веществ: Справочник,-М.: Агропромиздат, 1985,-208с.

18. Электронный ресурс- www. Geographyofrussia. com

19. Электронный ресурс- www. Hol-teh. ru