Проектируемая система холодоснабжения предназначена для цеха хранения готовой продукции перед отправкой покупателю

Содержание

1 Нормативные ссылки ......................................................................................... 132 Технико-экономическое обоснование проекта................................................. 142.1 Расчет холодильных площадей для хранения готовой 
продукции ......................................................................................................... 17
2.2 Расчет скороморозильного аппарата. ...................................................... 19
3 Теплотехнические расчеты холодильных камер ............................................ 24
3.1 Расчет теплоизоляции ............................................................................... 24
3.4 Расчет теплопритоков ............................................................................... 27
4 Технические расчеты холодильного оборудования ....................................... 36
4.1 Выбор системы хладоснабжения ............................................................. 36
4.2 Выбор расчетных температурных режимов, температуры кипения и 
температуры конденсации .............................................................................. 36
4.3 Расчет цикла холодильной машины и подбор оборудования для 
температуры кипения t01 ................................................................................. 38
4.3.1 Термодинамический цикл холодильной машины ......................... 38
4.3.2 Расчет оборудования ........................................................................ 40
4.4 Расчет цикла холодильной машины и подбор оборудования для 
температуры кипения t02 ................................................................................. 46
4.4.1 Термодинамический цикл холодильной машины ......................... 46
4.4.2 Расчет оборудования ........................................................................ 48
4.5 Расчет цикла холодильной машины и подбор оборудования для 
температуры кипения t03 ................................................................................. 57
4.5.1 Термодинамический цикл холодильной машины ......................... 57
4.5.2 Расчет оборудования ........................................................................ 59
5 Описание работы и эксплуатация холодильной системы .............................. 69
6 Автоматизация холодильной установки .......................................................... 71
6.1 Общая часть ............................................................................................... 71
6.2 Основные решения по автоматизации технологических процессов .... 72






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






3
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



7 Безопасность и экологичность проекта ........................................................... 76
7.1 Анализ условий труда ............................................................................... 76
7.2 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях ............. 79
7.3 Экологическая безопасность .................................................................... 81
8 Расчет экономической эффективности ............................................................ 84
8.1 Определение затрат на приобретение и монтаж оборудования ........... 84
8.2 Определение годовой выработки холода ................................................ 86
8.3 Расчет издержек на термообработку и хранение продуктов ................ 87
8.3.1 Определение затрат на электроэнергию ......................................... 87
8.3.2 Определение затрат на воду ............................................................ 88
8.3.3 Заработная плата производственных рабочих ............................... 89
8.3.4 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования .............. 90
8.3.5 Заработная плата цехового персонала ............................................ 91
8.3.6 Аренда производственных помещений .......................................... 92
8.3.7 Смета затрат на выработку холода ................................................. 92
8.4 Определение уровня эффективности проекта ........................................ 93
8.4.1 Расчет основного товарооборота .................................................... 93
8.4.2 Расчет годовой прибыли .................................................................. 95
8.4.3 Чистая прибыль предприятия .......................................................... 96
8.4.4 Расчет самоокупаемости предприятия ........................................... 96
8.4.5 Коэффициент абсолютной эффективности .................................... 97
9 Ремонт и эксплуатация холодильной установки ............................................ 99
9.1 Эксплуатация холодильной установки ................................................... 99
9.2 Ремонт холодильной установки ............................................................. 100
10 Обеспечение качества продукции ................................................................ 104
Заключение .......................................................................................................... 105
Список использованных источников ................................................................ 106
Приложение А ..................................................................................................... 107
Иллюстративная часть ВКР ............................................................................... 119






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






10
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Введение 

    Научный и технический прогресс в сфере общественного питания преображает лицо предприятия, а так же облегчает тяжелый и трудоемкий технологический процесс. 
    Производство полуфабрикатов является целой отраслью. Известно, что на рынках западноевропейских стран производится более 400 наименований полуфабрикатов, а в России это показатель более скромный – порядка 130-140 наименований ассортимента. Замороженные продукты представляют собой блюда не полностью подвергнувшиеся всем стадиям приготовления и охлажденными быстрой заморозкой. Данный продукт требует меньших затрат времени на приготовление и дальнейшее хранение.
     На сегодняшний день рынок замороженных продуктов России огромен и особой популярностью пользуются охлажденные и замороженные овощи, в частности грибы. Это подтверждается многочисленными маркетинговыми исследованиями. 
    Искусственный холод повсеместно применяется в производстве полуфабрикатов при технологических процессах, хранении сырья и готовой продукции, кондиционировании воздуха в производственных цехах. Для каждого вида продукции существует определенный температурный режим производства и хранения. 
    Проектируемый цех полуфабрикатов занимается выпуском свеже-замороженных грибов. Предполагаемый выпуск продукции составляет 2700т в год. 
    Искусственный холод необходим для осуществления замораживания готовой продукции. Благодаря использованию скороморозильных аппаратов сокращается время производства, и улучшаются органолептические показатели продукции. Помимо процесса интенсивного замораживания 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






11
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



продукции, рассматривается применение искусственного холода для хранения готовых изделий. 
    Готовая продукция посредством конвейерной линии поступает в скороморозильный аппарат, где поддерживается температу-35 оС. В Замороженный продукт упаковывают. Затем он поступает в помещение хранения готовой продукции с температурой -18оС. Данная температура обеспечивает сохранность структуры готового продукта, а также позволяет предупредить развитие психрофильных микроорганизмов в упаковках с готовым продуктом.

	






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






12
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



1 Нормативные ссылки 
В данной работе использовались следующие стандарты: 
ГОСТ 74.75 и ГОСТ 6492-76 – основное оборудование; 
ГОСТ 74.75-77 – вспомогательное оборудование; 
ГОСТ 17645-75 – камерное оборудование; 
ГОСТ 21404-85 – условное обозначение приборов и средств автоматики; 
ГОСТ 3464-63 – условное обозначение трубопроводов; 
ГОСТ 2.785-70 – условное обозначение арматуры трубопроводов; 
ГОСТ 2.782-68 – условное обозначение насосов и электродвигателей; 
ГОСТ 2.721074 – условное обозначение направления потоков; 
ГОСТ 2.780-68 – условное обозначение гидросетейипневмосетей; 
ГОСТ 23835-79 – теплоизоляция; 
ГОСТ 7415-74 – гидроизоляция; 
ГОСТ 3.925-58 – контрольные измерительные приборы; 
ГОСТ 6221-75 – холодильный агент-фреон; 
ГОСТ 2.104-68 – выполнение чертежей графической части проекта; 
ГОСТ 7.32-2001– оформление пояснительной записки; 
ГОСТ 2.304- 68 – шрифт чертежный; 
СП 131.13330.2012 – Строительная климатология. 

	






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






13
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



2 Технические расчеты холодильного контура 
    Проектируемая система холодоснабжения предназначена для цеха хранения готовой продукции перед отправкой покупателю. Предполагаемый выпуск продукции составляет 2700 т изделий в год.  
    В одну рабочую смену производится 11т готовой продукции. За 252 рабочих дней цех сможет выпустить 2772 т, следовательно, требуемая производительность линий обеспечена. 








ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






14
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



























2.1 Расчет холодильных площадей для хранения  готовой продукции 
В данном разделе использованы расчетные формулы из источника [2]. 
    Размеры охлаждаемого помещения определяются их строительной площадью Fстp, м2, рассчитывается по формуле 

E
FСТP? ,                                             (2.1) qv?hГP??F

где  Е – масса продукта(хранимого) , т;  
		qу – норма загрузки продуктов, т/м3; 
hгp – высота штабелей продукта, м; ?F – коэффициент- использования строительной площади дляштабеля. 
	Примем qу = 0,35 т/м3; hгp = 3 м; ?F = 0,75. 
Размер охлаждаемого помещения в плане определяются по формуле-





ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист





17
Лист
№докум.
Подпись
Дата




FCTP? lк?bк,                                                           (2.2) 
где lk – длина охлаждаемого помещения, м; 
bk – ширина охлаждаемого помещения, м. 
     Задаемся шириной кратной 1м. Длина определяется из формулы(1.2) и округляется до ближайшего большего значения.  
Уточненная строительная площадь определяется по формуле-
	
					к					(2.3)

Расчет производится для охлаждаемого помещения: 
    - помещение №1– (грибы), tпом1 = 0 ?C, E = 43,7 т; 
    - помещение №4 – скороморозильный аппарат, tпом2 = -30 ?C. 
    Полученные значения ширины , длины и строительной площади холодильных камер сведены в таблицу 2.5. 

Таблица 2.5 – Расчетные размеры холодильных камер 
Номер камеры 
Строительная площадь Fстp, м2
Ширина bk, м 
Длина lk, м  
Уточненная строительная 
площадь 	, 
м2
1
55.5
7.5
8
60







ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






18
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Продолжение таблицы 2.5 
Номер камеры 
Строительная площадь Fстр, м2.
Ширина bk, м.
Длина lk, м.
Уточненная строительная 
площадь 	, 
м2.
2 
28.9
4
8 
32
    Исходя из полученных размеров строительных площадей, принимаем решение о дальнейшей планировке, представленное на рисунке 2.1. 

Рисунок 2.1 – Планировка охлаждаемых площадей цеха п/ф 

     

2.2. Расчет скороморозильного аппарата. 
В данном разделе использованы расчетные формулы из источника [3]. 
    Задаемся габаритами выпускаемой продукции, согласно спецификации производственной линии [1]. 
Вместимость аппарата М, кг, равна -

	М = ????, 					(2.4) 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






19
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




3 Теплотехнические расчеты холодильных камер 
3.1 Расчет теплоизоляции 
В приведенных расчетах используются формулы из источника [2]. 


    Камеры выполняются сборными, собранными из трехслойных сэндвич–панелей производства фирмы «Proff-холод». Панель, которой покрыта крашенной оцинкованной сталью. В качестве наполнителя используется жесткий ячеистый пено-полеуретан. 

Конструкция стен и потолка камер -

1 – Оцинкованная сталь; 2 – теплоизоляция 
Рисунок 3.1 – Конструкция стен и потолка камеры

Таблица 3.1 – Характеристики слоев 

Номер слоя 
Толщина слоя ?, м 
Коэффициент теплопроводности слоя ?, Вт/м??C 
Термическое сопротивление слоя 
R = ?/ ?, м2??C /Вт 

1 
8?10-4
58 
0,00001 

2 

0,022 









ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






24
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




Толщину теплоизоляции ?из. , м, определим как -

	??из.= ??из.?	, 			(3.1) 

где ?из.– требуемая толщина тепловой изоляции, м;   ?из. – коэффициент теплопроводности, Вт/м??C; 
Кн – нормативный коэффициент теплопередачи Вт/м2??C;        ?вн – коэф. теплоотдачи со стороны внутренней стены, Вт/м2??C;        ?н – коэф. теплоотдачи со стороны наружной стены, Вт/м2??C. 
    Примем ?из.= 0,022 Вт/м??C; Кн = 0,28 Вт/м2??C; ?вн  = 10 Вт/м2??C; ?н  = 10 Вт/м2??C [2, C. 52-54]. 



Принимаем толщину изоляционного слоя 80 мм. 
    Действительный коэффициент теплопередачи Кд (Вт/м2??C), определим как 





	






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






25
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Конструкция пола камеры

1 – Наливной пол; 2 – армированный бетон. 3 – гидроизоляция (битум); 
4 – теплоизоляция (Экструзионныйпено-полистирол «THERMO XXL»); 5 – пароизоляция (рубероид); 6 –бетон; 7 – песок 
Рисунок 3.2 – Конструкция пола камер 

Таблица 3.2 – Характеристики слоев 

Номер слоя 
Толщина слоя ?, м 
Коэффициент теплопроводности слоя ?, Вт/м??C 
Термическое сопротивление слоя 
R = ?/ ?, м2??C /Вт 

1 
3?10-2
0,1 
0,3 

2 
2?10-1
2,2
0,1

3 
1?10-2
0,2
0,06

4 

0,033


5 
1?10-2
0,18 
0,05

6 
0,1 
1,4 
0,07

7 
0,1 
0,5 
0,2 







ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






26
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Толщину теплоизоляции ?из, м, определим как 

	, 			 (3.3) 

Примем ?из= 0,033 Вт/м??C; ?вн  = 10 Вт/(м2??C). 
    В том случае, если полы не имеют устройствдля обогрева, коэффициент Кн принимается равным 0,23 Вт/м2??C [2, C. 52-54]. 



Принимаем толщину изоляционного слоя - 120 мм. 
    Действительный коэффициент теплопередачи Кд , Вт/м2??C, определим как 





3.4 Расчет теплопритоков 
Расчет теплопритоков для камеры №1 

    Количество тепла, проникающего в охлаждаемое помещение из окружающей среды и в дальнейшем там появляется - Q0, Вт, складывается из следующих составляющих: 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






27
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 ,                                        (3.5) 

где: Q1– через ограждающие конструкции камеры (строительные); 
       Q2 – от поступающих тары/продуктов; 
       Q3 – от эксплуатации камеры; 
       Q4 – от «дыхания» продукта; 
       Q5 – от вентиляции охлаждаемого помещения. 
    Для холодильной камеры №1 отсутствуют теплопритоки Q4 и Q5, в следствие наименования хранящейся там продукции и используемой упаковки. 

Теплоприток Q1, Вт, является суммой следующих слагаемых 

Q1 = Q1Т + Q1П ,                                                      (3.6) 

где Q1Т – тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и 
       кровлю, Вт; 
	       Q1П – тепло, поступающее от грунта через пол, Вт. 	
    Тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и кровлю Q1Т, Вт, рассчитываем по формуле -

Q1Т ? kд? FОГР ?(tн?tпом),                                             (3.7) 

    где Кд - коэффициент теплопередачи ограждений камеры, Вт/(м2  0С), вычисленный в подразделе выше; 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






28
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Fогp - площадь поверхности стен и кровли, м2;       
TH - температура воздуха снаружи ограждения, 0С;       
Тпом - температура воздуха в охлаждаемом помещении, 0С. 
Примем Кд = 0,26 Вт/(м2  0С); tн= 22 0С; tпом = -18 0С. 

	Fогр = bк?hпом? 2 + lк?hпом? 2 + bк?lк, м2		(3.8) 

где hпом – высота помещения, принимаем на 0,6 м больше высоты 
штабеля продукта. 

Fогр = 8 ? 3,6 ? 2 + 11,5? 3,6 ? 2 + 8 ?11,5 = 232,4 м2

Q1Т = 0,26 ? 232,4 ? (22-(-18)) =817 Вт 

    Количество тепла, поступаемого через полы от грунта Q1П, Вт, определяют по формуле 

Q1п ? kусл? F*CTP ??tГР?tкам?,                                       (3.9) 

где Кд – коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2 0С);        tГР?температура грунта, 0С. 
Примем Кд = 0,223 Вт/м2 0С; tГР= 22 0С. 

Q1П = 0,223 ? 92? (22-(-18)) = 293,6 Вт 

Q1 = 2417 + 821 = 1111 Вт 
	






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






29
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



    Теплоприток от поступающих в охлаждаемое помещение продуктов и тары Q2, кВт, определяем по формуле -

Q2 = Q2пр + Q2т ,                                                   (3.10) 

где Q2ПР – тепло от продукта, кВт;     Q2Т– тепло от тары, кВт. 
     Количество тепла, поступаемого от продукта Q2п, кВт, рассчитываем по формуле -

Q2ПР ? E?cПР??tПР1 ?tПР2?? 1 ,                     (3.11) ?ПР ?24?3600

где Е – масса продукта, кг;   спр – удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг 0С); 
	?ПР - время охлаждения продукта/сутки. 	
        Тпр1 – начальная температура поступающего продукта, 0С;         Тпр2 – конечная температура продукта, 0С. 
     Температура поступаемого продукта принимается равной -10 0С. Конечная температура продукта равна температуре в охлаждаемом помещении.  
Примем спр = 1,5 кДж/(кг 0С) [4]; ?ПР= 1 сутки; Тпр1 = -10 0С; Тпр2 = -18 0С. 

Q2ПР? 56000?1,5???10?(?18)??? 7,77кВт. 

Количество поступающего тепла с тарой Q2т, Вт, находим по формуле 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






30
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Q2Т ? EТ ?cТ??tПР1 ?tПР2?? 1 ,                      (3.12) ?ПР ?24?3600

где ЕТ – масса тары, поступающей с продуктом, т;   ст – удельная теплоемкость тары, Дж/(кг 0С). 

	ЕТ = 0,2Е = 4560 кг 					(3.13) 

     Величина ст является средним значением теплоемкости всех видов тары, находящейся в камере [1]: 
- Поддоны (дерево) – 2,5 кДж/(кг 0С); 
- Продукт (уппаковка) – 2,1 кДж/(кг 0С). 
Примем ст = 2,3 кДж/(кг 0С); ?ПР= 1 сутки; tпр1 = -10 0С; tпр2 = -18 0С. 

Q2Т ? 4560?2,3???10?(?18)??? 24,39кВт. 

Q2 = 7,77 + 24,39 = 31,06 кВт.

    Эксплуатационные теплопритоки, возникающие вследствие пребывания в охлаждаемом помещении персонала, работы электродвигателей, открывания дверей камеры. Значение Q3, Вт, принимаем в зависимости от теплопритоков через ограждения -

	Q3 = 0,2Q1. 					(3.14) 
                                          Q3 = 0,2 ?1111 = 222 Вт.                                  






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






31
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Общее количество тепла -

Q0 = 1111 + 31.06 + 222 = 32393 Вт. 


      Помимо обозначенных теплопритоков, присутствуют теплопритоки от «дыхания» овощей и вентиляционной системы. 
Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции Q4, Вт, 
рассчитывается по формуле -

			 (3.15) 

где Vпом – объем помещения, м3; 
     ?вз- плотность воздуха при требуемой температуре в помещении, кг/м3; 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






32
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



        ? – кратность воздухообмена в сутки;   iн - удельная энтальпия наружного воздуха в летних          условиях, Дж/кг;         iпом -  удельная энтальпия воздуха помещения, Дж/кг. 
     Примем iн = 97,7 кДж/кг (для абсолютной максимальной температуры воздуха летом), iпом = 6,88 кДж/кг (по диаграмме влажного воздуха), ?вз = 1,292 кг/м3 (для tпом = 0 0С) 

	Vпом= hпом?bк?lк, м3				(3.16) 

Vпом= 3,6 ? 4? 8 = 115,2 м3 

Вт

    Количество теплоты, выделяемое продуктами в процессе «дыхания» при хранении определяется по формуле: 

	Q5 =EПP?qд ,					(3.17) 

где qд – удельное количество тепла, выделяемое в процессе     «дыхания» продуктов, Вт/т. 
    Примем qд = 23,5 Вт/т (Средний показатель для продуктов, хранящихся в камере). 

Q5 = 43,68 ? 23,5 =1026 Вт 
	






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






33
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Суммарные тепловые нагрузки по температурному режиму составят: 

- для помещения с tпом1 = -18?C 

Q01 = 14046 + 26963 = 41009 Вт 

- для спирального скороморозильного аппарата с tпом3 = -30?C 

Q02=  55327 Вт 


Холодопроизводительность компрессора Qкм1, Вт, определим по формуле 









ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






34
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




	



Qкм1 = 54337

Холодопроизводительность компрессора Qкм2, Вт, определим по формуле -


	


	Qкм2 = 73308  Вт






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






35
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



4 Технические расчеты холодильного оборудования 
4.1 Выбор системы хладоснабжения 
    Для отвода тепла из охлаждаемых камер холодильника используем непосредственное охлаждение. В данной системе охлаждения жидкий хладагент из конденсатора, проходитрегулирующий вентиль, поступая, непосредственно в воздухоохладители, расположенные в помещениях, которые мы охлаждаем. За счет тепла окружающего воздуха наш хладагент кипит и тем самым охлаждает его. Пары хладагента высасываются компрессором. Воздухоохладители обеспечивают необходимое движение воздуха в камерах, воздействуя на охлаждаемое сырьё. 
    Используем «безнасосную» схему подачихладагента в приборы охлаждения. Свой выборхолодильного агента остановим на хладоне R404А. 
4.2 Выбор расчетных температурных режимов, температуры кипения и температуры конденсации 

Расчет температуры конденсации 

Температура конденсации зависит от температуры охлаждающей среды. 

    При применении конденсаторов воздушного охлаждения температуру конденсации принимают равной: 

	tк = tл + (10…12?С), ?С				(4.1)

где tл – средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца в п. Знаменский, 0С. 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






36
ИзмИзм.
ЛистЛист
№докумдокум..
ПодписьПодпись
ДатаДата



Принимаем tл = 34 0С (Согласно «Строй-климатолоджи») 

tк = 34 + 10 = 44 ?С  

Расчет температуры кипения 

Температуру кипения хладагента to, ?С, определим как: 

	to? tпом??7...10??С,			             (4.2) 

где tпом – температура воздуха в охлаждающей камере, ?С. 
    В камерах №1 и №2 tпом2 = -18?С. В камере №2 температура tпом1 = 0?С. В охлаждаемом отсеке скороморозильного аппарата tса = -30?С. Следовательно, рассчитываем три температуры кипения t01, t02 и t03 соответственно. 

to1 = 0 - 10 = -10?Сto2 = -18 - 10 = -28?С to3 = -30 - 10 = -40?С 


Расчет температур всасывания 

Температура всасывания определяется -

	tвс? t0 ??tвс, 				             (4.3) 

где  ?tвс- перегрев на всасывании, равный 15…20 ?С для хладона R404А. 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






37
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




tвс1 = -10+ 15 =5?Сtвс2 = -28 + 13 = -15?С tвс3 = -40 + 15 = -25?С 
4.3 Расчет цикла холодильной машины и подбор оборудования для температуры кипения t01

4.3.1 Термодинамический цикл холодильной машины 


Цикл и схема холодильной машины представлены на рисунке 4.1. 


Рисунок 4.1. – Цикл холодильной машины 
    Из диаграммы i-lgР для фреона по температурам конденсации tк ;кипения toопределим давление конденсации Рк и давление кипения Рo: 







ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






38
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



tк = 44 ?С;   Pк = 2,00 МПа     to = -10 ?С;   Po = 0,44 МПа 

Отношение давления конденсации Pк, Мпа и давления кипения Po, 
МПа, определяем как -

	Рк	2
					?	? 4,54			             (4.4) 
	Р0	0,44

Рк
Так как отношение ? 2,82 ? 9, то нет необходимости переходить к Р0
двухступенчатому сжатию. 

Положение точки З определим из уравнения теплового баланса 

	i1 – i1` = i3` – i3, 	(4.5) i3 = i3`+ i1` – i1, 

i3 = 270 – 363 + 375 = 258кДж/кг. 

Параметры характерных точек цикла представлены в таблице 4.1. 

Таблица 4.1. – Параметры характерных точек 
№ точки 
Р, МПа 
t, ?С 
i, кДж/кг 
V, м3/кг 
состояние 
1' 
0,44 
-10 
363
0,048 
сухой насыщенный пар 
1 
0,44 
5 
375 
0,050 
перегретый пар 
2 
2,00 
65 
410 
0,011 
перегретый пар 
3` 
2,00 
44 
270 
0 
насыщенная жидкость 







ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






39
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Продолжение таблицы 4.1 
№ точки 
Р, МПа 
t, ?С 
i, кДж/кг 
V, м3/кг 
состояние 
3 
2,00 
36 
258
0 
переохлажденная жидкость 
4 
0,44 
-10 
258
0 
влажный пар х=0,48 

4.3.2 Расчет оборудования 

Расчет и выбор компрессора 

    Удельную холодопроизводительность машины qo, кДж/кг, определим как: 
					qo = i1' – i4,   			             (4.6) 

где i1' – энтальпия 1'-ой характерной точки, кДж/кг 

qo =363 - 257 = 105 кДж/кг 

Работу, затраченную на сжатие хладагента lcж, кДж/кг, определим, как 

				Lcж = i2 – i1,   			             (4.7) 

lсж = 410 - 375 = 35 кДж/кг

Удельную теплоту конденсации qk, кДж/кг, определим, как 

					qк = i2 – i3				        (4.8) 

qk = 410 – 270 = 140 кДж/кг






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






40
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




Холодильный коэффициент цикла -

q0
	?ц ?				   (4.9) 
lсж

?ц ??3
	Массу хлдагентаGxа, кг/с, циркулирующего в холодильной машине, определим, как -

Q
GxА ? км                         (4.10) q0 ?1000

GxА? ? 0,424кг/с

    Действительную холодопроизводительность холодильной машины Vд, м3/с, определим, как -

					Vд = Gxa?V1, 				   (4.11) 

Vд = 0,424?0,05 = 0,0212 м3/с. 

    Теоретическую холодопроизводительность холодильной машины Vt, м3/с, определим, как  -

					Vt? Vд , 					           (4.12) 
?

где ? – коэффициент подачи. Коэффициент подачи ?, определим, как 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






41
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




	? = ?i?т,  						 (4.13) 

где ?i – индикаторный коэффициент подачи,   ?т – теоретический коэффициент подачи 
Индикаторный коэффициент подачи ?i, определим, как 

			?i ? po? ?pвс?C ??? pk? ?pн? po? ?pвс??,   		(4.14) 
	Рo	?	Рo	Рo	?

где 	?pвс – депрессия во всасывающем клапане;   	?pн – депрессия нагнетательного клапана;   	С – величина объема. 
Принимаем?pвс = 0,005; ?pн = 0,01; С = 0,04. 

0,44? 0,005
	?i ?	? 0,04??? 2,00? 0,01 ? 0,44? 0,005?? ? 0,845
	0,44	?	0,44	0,44	?

Теоретический коэффициент подачи ?т, определим, как 

Т
				??Т0к						(4.15) 

 где Т0 – температура кипения, К; 
Тк – температура конденсации, К. 

??? 0,89

? = 0,845  0,89 = 0,75 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






42
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



					
Vt?? 0,028 м3/с 

Теоретическую мощность NT, кВт, рассчитываем, как 

					 NT = Gxa? lcж					 (4.16) 
				Nт = 0,424? 35 = 14,8 кВт. 

Индикаторную мощность Ni, кВт, рассчитаем, как 

N
					Ni?	a ,				           (4.17) 
?i

где ?i – индикаторный КПД. По графику зависимости индикаторного 
КПД от степени сжатия. 
	?i = 0,84 	
								
Ni= 14,8/0,84 = 17,7 кВт. 

Эффективную мощность Ne, кВт, рассчитаем, как 

					Ne?Ni,					           (4.18) 
?м

где ?м – коэффициент механического полезного действия,
учитывающий потери на трение и работу масляного насоса. ?м = 0,8   							
		
Ne = 17,7 /0, 8 = 22,1 кВт






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






43
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




Мощность электродвигателя Nэл, Вт, рассчитаем как 

					Nэл? Ne,     				           (4.19) 
?эл

где ?эл – электрический коэффициент полезного действия ?эл = 0,9   				
			Nэл?? 24,5 Вт  					

    Выбираем из каталога «BLITZ» по теоретической производительности компрессор  88K-23. Характеристики компрессора приведены в таблице 4.2. 

Таблица 4.2 – Характеристики компрессора 88K-23
Число цилиндров 
Частота вращения вала, об/мин 
Мощность, кВт 
Объем, описываемый поршнями, м3/с 
Габаритные размеры, мм 
4 
1470 
31 
0,0232 
740х454х446

Выбор испарителя 

    Подбор испарителя осуществляется по необходимой площади теплообмена Fи, м2, которая находится по следующей формуле 

Q
FИ ? КАМ,                                                        (4.20) kИ??tкам?t0?

где kи – коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/м2 0С 
	Для воздухоохладителяkи = 14 Вт/м2 0С.  			







ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






44
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



44518
	FИ ?	? 318м2
14??0 ? (?10)?

Выбираем воздухоохладитель GL500B4 в количестве двух штук. 
Характеристики воздухоохладителя отражены в таблице 4.3. 

Таблица 4.3 – Характеристики воздухоохладителя 
Марка воздухо- охладителя
Шаг 
ребер, мм 
Расход воздуха, м3/ч 
Площадь теплообменной поверхности, м2
Объем трубок, м3
Габаритные размеры, мм 
GL500B4 
4 
14424 
162 
0,018 
2340х655х680


Расчет и выбор регенеративного теплообменника 

    Регенеративный теплообменник  ,предназначенный для перегрева пара  хладагента после  испарителя за счёт  охлаждения жидкости  перед процессом дросселирования . За счёт внутреннего теплообмена  температура всасываемого пара  увеличивается, приводящее  к увеличению потребляемой  мощности, а также увеличивающее  удельный холодопроизводительный  цикл. 
    Рассчитаем номинальную производительность регенеративного теплообменника, кВт: 

	QРТО = (i3` – i3) ?Gxa				(4.21) 

QРТО = (270 – 257) ?0,424 = 5,5 кВт

    Подбираем РТО согласно диаметру всасывающего патрубка используемого компрессора. 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






45
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



    Выбираем регенеративный теплообменник марки SLS 100. Параметры выбранного теплообменника приведены в таблице 4.4. 

Таблица 4.5 – Характеристики отделителя жидкости SLS 100 
Диаметр газового патрубка, мм 
Номинальная производительность, кВт 
Габаритные размеры, мм 
28 
7,37
455х66
4.4 Расчет цикла холодильной машины и подбор оборудования для температуры кипения t02

4.4.1 Термодинамический цикл холодильной машины 

Цикл холодильной машины представлен на рисунке 4.2. 


Рисунок 4.2 – Цикл холодильной машины 
    Из диаграммы i-lgР для фреона по температурам конденсации tk и кипения to определим давление конденсации Pк и давление кипения Po: 






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






46
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




tк = 44 ?С;   Pк = 2,00 МПа.     to = -28 ?С;   Po = 0,22 МПа. 

Отношение давления конденсации Рк, МПа, к давлению кипения Po, 
МПа, определим, как -
	Рк	2,00
				?	? 9,01			            (4.22) 
	Р0	0,22
Рк
Так как отношение 	? 9, что позволяет не переходить к Р0
многоступенчатому сжатию. 

Положение точки З определим из уравнения теплового баланса 

	i1 – i1` = i3` – i3, 	(4.23) i3 = i3`+ i1` – i1, 

i3 = 270 – 363 + 375 = 258кДж/кг. 

Параметры характерных точек цикла представлены в таблице 4.6. 
Таблица 4.6 – Параметры характерных точек 
№ точки 
Р, МПа 
t, ?С 
i, кДж/кг 
V, м3/кг 
состояние 
1' 
0,22 
-28 
350 
0,09 
сухой насыщенный пар 
1 
0,22 
-13 
363 
0,1 
перегретый пар 
2 
2,00 
65 
410 
0,011 
перегретый пар 
3` 
2,00 
44 
270 
0 
насыщенная жидкость 
3 
2,00 
36 
258
0 
переохлажденная жидкость 
4 
0,22 
-28 
258
0 
влажный пар [х=0,60]






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






47
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



4.4.2 Расчет оборудования 

Выбор компрессора 
    Удельную холодопроизводительность машины qо, кДж/кг, определим как 

					Qо = i1' – i4,   			            (4.24) 

где i1' – энтальпия 1'-ой характерной точки, кДж/кг. 

Qо =350 - 257 = 93 кДж/кг 

Работу, затраченную на сжатие хладагента lcж, кДж/кг, определим, как 

				Lcж = i2 – i1,   			            (4.25) 

Lcж = 410 - 363 = 47 кДж/кг

Удельную теплоту конденсации qk, кДж/кг, определим как 

					qk = i2 – i3				        (4.26) 

qk = 410 – 270 = 140 кДж/кг

Холодильный коэффициент цикла 

q0
	?ц ?				   (4.27) 
lсж







ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






48
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



?ц ? ?1,98
    Массу холодильного агента Gxа, кг/с, который циркулирует в холодильной машине, определим как 

Q
	GXА ?	км			              (4.28) 
q0 ?1000

GXА ? ? 0,584кг/с

    Действительную холодопроизводительность машины Vд, м3/с, определим, как -

					Vд = Gxa?V1, 				   (4.29) 

Vд = 0,584?0,1 = 0,0584 м3/с. 

    Теоретическую холодопроизводительность холодильной машины Vt, м3/с, определим как 

					Vt? Vg , 					            (4.30) 
?

где ? – коэффициент подачи. 
Коэффициент подачи ?, определим как 

	? = ?i?т,  						 (4.31) 

где ?i –коэффициент подачи (индикаторный) ,?т –коэффициент подачи (теоретический) .






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






49
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




Индикаторный коэффициент подачи ?i, определим как 

			?i ? po? ?pвс?C ??? pk? ?pн? po? ?pвс??,   		(4.32) 
	Рo	?	Рo	Рo	?

где 	?pвс – депрессия во всасывающем клапане;   	?pн – депрессия нагнетательного клапане;   	
C – величина мертвого объема. 
Примем ?pвс = 0,005; ?pн = 0,01; С = 0,04. 

0,22? 0,005
	?i ?	? 0,04??? 2,00? 0,01? 0,22?0,005??? 0,837
	0,22	?	0,22	0,22	?

Теоретический коэффициент подачи ?т, определим как 

Т0
				??Тк						(4.33) 

 где Т0 – температура кипения, К; 
Тk – температура конденсации, К. 

??? 0,773 
									
? = 0,837  0,773 = 0,647 

Vt?? 0,0902 м3/с 







ТОСЖ 00. 00. 00. 04 ПЗ 
Лист






50
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



Теоретическую мощность Nт, кВт, рассчитываем, как 

					Nт = Gхa?lсж				      (4.34) 

				Nт = 0,584? 47= 27,4 кВт. 

Индикаторную мощность Ni, кВт, рассчитаем как 

					Ni? Nт,    				           (4.35) 
?i

    где ?i – индикаторный КПД. Из графика зависимости индикаторного КПД от степени сжатия. Эта величина учитывает потери на трение и работу масляного насоса. 
	?i = 0,85 				
					
Ni= 27,4/0,85 = 32,3 кВт. 

Эффективную мощность Ne, кВт, рассчитаем как 

					Ne? Ni,    					           (4.36) 
?м

где ?м – механический коэффициент полезного действия. 
	?м = 0,8   								
	
Ne?? 40,4 кВт

Мощность электродвигателя Nэл, Вт, рассчитаем как 







ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






51
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата



					Nэл? Ne,     				           (4.37) 
?эл

где ?эл – электрический коэффициент полезного действия ?эл = 0,9   								
				Nэл?? 44,8Вт. 

    Выбираем из каталога по теоретической производительности компрессор 8AC-50 в количестве двух штук. Параметры выбранного компрессора приведены в таблице 4.7. 
Таблица 4.7 – Характеристики компрессора 8AC-50 
Число цилиндров 
Частота вращения вала, об/мин 
Мощность, кВт 
Объем, описываемый поршнями, м3/с 
Габаритные размеры, мм 
8 
1440 
50 
0,052 
760х505х440

Расчет и выбор испарителя 

    Подбор испарителя осуществляется по необходимой площади теплообмена Fи, м2, находим по формуле 

Q
FИ ? пом,                                                        (4.38) kИ??tпом?t0?

где kи – коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/м2 0С 
	Для воздухоохладителей kи = 14 Вт/м2 0С.  			
Для охлаждаемого помещения №1: 

14046
	FИ ?	?100,3м2. 
14???18? (?28)?






ТОСЖ 00. 00. 00. 004 ПЗ 
Лист






52
Изм.
Лист
№докум.
Подпись
Дата




Выбираем два воздухоохладителя VSO404R7. 

Для охлаждаемого помещения №3: 

26963
	FИ ?	?192,6м2. 
14???18? (?28)?

    Выбираем воздухоохладитель VSO404R7. Характеристики воздухоохладите.......................