Строительство портового холодильного склада в г

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
	
       1.1 Исходные данные
    Согласно выбранной теме проекта строительство портового холодильного склада рассматривается в г. Невельск. 
    По справочным данным и с использованием интернет-источников определены следующие климатические данные района строительства [2, 13, 14]:
- среднегодовая температура: tс.г.=4,4  0С;
- расчетная летняя температура: tр.л= 26 0С;
- расчетная зимняя температура: tр.з=  0С;
- расчетная относительная влажность: 
летняя ?.рл.= 85 %;
зимняя ?.рз.=  %;
- условная вместимость по продукту холодильного склада В= 600т;
- сетка строительных колонн в соотношени 6х12 м; 
- строительная высота камер склада 6 м;
- теплоизоляционный материал ограждений - пенополиуретановые сэндвич-панели.
1.2 Расчет площадей и вместимости холодильника
    Принимаем следующее распределение общей условной вместимости склада Вусл = 600 т по камерам:
- хранение замороженной рыбы - 75 % [12, 13, 14]:
    В = Вусл ? 0,75 = 600 ? 0,75 = 450 т;
- с универсальным режимом - 25 % [12, 13, 14]:
    В = Вусл ? 0,25 = 600 ? 0,25 = 150 т.
    В холодильнике предусматриваем производственное помещение (помещение для льдогенератора) 1,0  % вместимости:
    Впп= Вусл·0,01=600·0,01=6 т
     Грузовой объем камер [11, 12, 14]:
V гр = В / qv,
где qv - норма загрузки камер, т/м3. 
    По справочным данным выбираем норму загрузки для рыбы в блоках qv = 0,45 т/м3 [12, 13].
- камеры хранения замороженной рыбы:
V гр = 450 / 0,45 = 1000 м3.
- камеры с универсальным режимом:
V гр = 150 / 0,45 = 333 м3.
     Грузовая площадь камер [11, 12, 28]: 
F гр = V гр /  hгр ,
где hгр.- грузовая высота или высота штабеля, м.
     Высоту штабеля при строительной высоте hстр = 6 м принимаем с учетом размещения приборов охлаждения и их привязки к потолку, равной hгр.= 4,8 м.
     Строительная площадь камер [11, 12, 14]: 
Fстр = F гр /  ?F ,
     где ?F – коэффициент использования строительной площади камер. 
     Принимаем по справочным данным [11, 12, 28]: 
- если Fстр до 100 м2                         ?F = 0,7?0,75; 
- если Fстр от 100 до 400 м2                     ?F = 0,75?0,8; 
- если Fстр от 400 м2                         ?F = 0,8?0,85.
     Общее количество строительных прямоугольников [11, 12, 14]: 
n = F гр / f,
где f – строительная площадь одного прямоугольника, согласно выбранной сетке колонн, м2.
- камеры хранения замороженной рыбы:
    F гр = 1000/4,8 = 208 м2;
    F стр = 208/0,85 = 260 м2;
    n = 260/72 =3,6 шт;
    окончательно принимаем nд = 4 прямоугольника.
- камеры с универсальным режимом:
    F гр = 333/4,8 = 69 м2; 
    F стр = 69/0,7 = 99 шт;  
    n = 99/72 =1,3 шт;
    
 окончательно принимаем nд = 2 прямоугольника.
     Площадь вспомогательных помещений (0,2..0,4)??? F [11, 13]:
Fвс = (0,2…0,4) ??nд?f = 0,35 ? 72?6 = 151,2 м2;
     nвс = 151,2 / 72 = 2,1 шт; 
окончательно принимаем nд = 3 прямоугольника.
     Площадь машинного отделения (0,05…0,15)??? F [11, 13]:
Fмо = (0,15) ??nд?f = 0,15 ? 72 ?6 = 64,8 м2;
nмо = 64,8/72 = 0,9 шт; 
окончательно принимаем nд = 1 прямоугольник.
     Площадь служебных помещений (0,1??? F )[ 11, 13]:
Fсл = (0,1) ??nд?f = 0,1 ? 72?6 = 43,2 м2;
nсл = 43,2/72 = 0,6 шт; 
 окончательно принимаем nд = 1 прямоугольников.
     В холодильном помещении также имеется помещение для  льдохранилища  с температурой 00С (условно принимаем для данного помещения 1 прямоугольник)
После расчетов составляем предварительный план склада (рис.1). 

Рис. 1 Планировка холодильного склада: №1, 2 на -200С – к
амеры хранения мороженных грузов; №3 на 4…-20 0С – универсальная камера; №4 – льдохранилище с льдогенератором внутри; №5 – служебное помещение; №6 – машинное отделение; №8 – коридор;№7 – автомобильная платформа.
     По назначению предполагаем, что склад будет содержать две камеры хранения мороженых грузов с режимом (-20 0С), одну универсальную камеру с режимом (4…-20 0С), помещение для льдогенератора и льдохранилище с режимом (0 0С).

1.2 Расчет автомобильной платформы
    Длина автоплатформы и количество автотранспорта [27, 40]:
=,   =,  
где nавт - количество машин; gавт - грузоподъёмность машины 3 т; ?исп.авт - коэффициент использования автомашины (0,50,7); bавт - ширина кузова машины с промежутком между машинами, 4 м; ?пер - доля машин, прибывающих в течение дневной смены (0,61); ?авт - время загрузки - выгрузки одной машины (0,50,75) ч; mавт - коэффициент неравно-мерности прибытия машин (11,5); Gавт - количество поступающих и вывозимых грузов на складе.
    Принимаем, что 100% грузов поступает и вывозится автотранс-портом, тогда [28, 40]:

    Количество ежедневно выпускаемых грузов [ 28, 40]:
=  , 
где Т - кратность грузооборота, 5?6; mвып - неравномерность выпуска грузов, 1,1?1,5.
    = (600?5/253)?5=17,8 т/сут.
    Количество ежедневно поступающих грузов [28, 40]:
	=  , 
где  - неравномерность поступления грузов, 1,5?2,5.
= (600?5/365)?2,5=20,5 т/сут,
Gавт = 17,8 + 20,5 = 38,3 т/сут,   =38,3/3?0,5=26  
 =(26?5?1?0,75?1,5)/7=20,8 м.
    Согласно предварительной планировке, принимаем длину автомобильной платформы Lавт = 24 м.
    Количество автопогрузчиков для обеспечения погрузо-разгрузоч-ных работ [28, 40]:
	=  ,  
где ?ц - продолжительность цикла работы механизма (610 мин); gмех - грузоподъёмность механизма (0,751,5) т; ?пер - доля объёма грузовых работ, выполняемых в течение первой смены (0,50,7); ?исп.мех - коэффициент использования механизмов, 0,7.
 =(38,3?10?0,7?1,2)/(480?0,75?0,7) = 1,3 шт.
    Окончательно принимаем n = 2 погрузчика.
    На случай поломки автопогрузчика, необходимо предусмотреть наличие запасного автопогрузчика, поэтому n = 3.
    
1.4 Расчёт теплоизоляции
     Для расчета принимаем следующие данные: материал теплоизоляции пенополиуретан (ППУ-40). Коэффициент теплопроводности ППУ плотностью 40 кг/м3 - ?из = 0,029 Вт/мК [1]. Схемы конструкций всех видов стеновых и потолочных панелей одинаковые и показаны на рис. 2, конструкция пола – рис. 3.
Рис. 2 Схема теплоизоляционной конструкции 
     панелей стен и покрытия: 
1 – лист стальной ?ст = 0,002   м, ?ст.= 58  Вт/м?К; 
2 –  слой теплоизоляции ?из, ?из = 0,029  Вт/м?К.

          
Рис. 3 Схема теплоизоляционной конструкции пола:
1 – слой бетона ?б = 0,04 м, ?бс = 1,4 Вт/мК; 
2 – бетонная стяжка ?бс = 0,04 м, ?бс = 1,4 Вт/мК;
3 – керамзитный гравий; ?г = 0,2 Вт/мК; 
4 – битум ?п = 0,04 м; ?п = 0,18 Вт/мК; 
5 – слой бетона с электрообогревом; ?б = 0,22 м, ?бс = 1,5 Вт/мК; 
6 – грунт.

    
    Толщина слоя теплоизоляции ограждения [1, 12]:
= ,   
где ?н - коэффициент теплоотдачи от наружного воздуха к наружной поверхности ограждения, Вт/м2К; ?пм - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху внутри камеры, Вт/м2К; kн - нормативный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м2К; ?из, ?i - коэффициент теплопроводности изоляции и материалов конструкции ограждения, Вт/мК; ?i - толщина строительных материалов, м.
     Округленная толщина теплоизоляционного слоя:
   
где n – количество слоев, шт; ?ст - стандартная толщина теплоизоляционных сэндвич-панелей (50, 60, 80, 100, 120, 150, 180, 200, 250) мм [1].
     Действительный коэффициент теплопередачи ограждения [1, 12 ]: 
kд =.
       Все необходимые данные выбираем по справочным таблицам [1, 12]. Подробный расчет проводим на примере камеры №1 – хранение мороженых грузов.
     Камера № 1 (-25 °C):
- наружная стена на север:
      = 23,3 ;  = 8 ; kн = 0,23 .
     =0,029??????????????????????????????????
    ????????????????????????????????????????м
     Выбираем панели толщиной ?из.д = 0,150 м.  
kд=1/(1/23,3+2?????????????????????1/8)=0,187 Вт/м2К
kд = 0,187 < kн = 0,23. Расчет проведен верно.
-- перегородка в камеру №2:
      = 8 ;  = 8 ; kн = 0,58.
     =0,029???????????????????????????????
    ?????????????????????????????????????????м
     Выбираем панели толщиной ?изд = 0,05 м.  
kд=1/(1/8+2?????????????????????1/8)=0,506 Вт/м2К
kд = 0,506 < kн = 0,58. Расчет проведен верно.
- перегородка в коридор:
     = 23,3 ;  = 8 ; kн = 0,28.
= 0,029?[1/0,28-(1/23,3+2?0,002/58+1/8)]= 0,098 м.
     =0,029??????????????????????????????????
    ?????????????????????????????????????м
Выбираем панели толщиной ?изд = 0,1 м. 
kд=1/(1/23,3+2????????????????????1/8)=0,276 Вт/м2К
kд = 0,276 < kн = 0,28. Расчет проведен верно.
-перегородка в машинное отделение:
     = 23,3 ;  = 8 ; kн = 0,28.
= 0,029?[1/0,28-(1/23,3+2?0,002/58+1/8)]= 0,098 м.
     =0,029??????????????????????????????????
    ?????????????????????????????????????м
Выбираем панели толщиной ?изд = 0,1 м. 
kд=1/(1/23,3+2????????????????????1/8)=0,276 Вт/м2К
kд = 0,276 < kн = 0,28. Расчет проведен верно.

- покрытие (с учетом наличия чердачного пространства):
     Для чердачных перекрытий коэффициенты теплопередачи следует принимать на 10% больше, чем для бесчердачных покрытий.
      = 23,3 ;  = 8 ; kн = 1,1? 0,22.
     =0,029????????????????????????????????????????????????????????????????????????????м
     Выбираем панели толщиной ?изд = 0,15 м.  

kд=1/(1/23,3+2?????????????????????1/8)=0,187 Вт/м2К
kд = 0,187 < kн = 0,242. Расчет проведен верно.
- пол (лежит на грунте):
 = 0;  = 8 ; kн = 0,21.
=0,2*[1/0,21-(0,04/1,4+0,04/1,4+0,04/0,18+0,22/1,5+1/8)]=0,2*[4,7-(0,02+0,02+0,22+0,14+0,125)]=0,835 м
     Конечная толщина конструкции пола ?изд = 0,9 м.  
kд=1/(0,04/1,4+0,04/1,4+0,04/0,18+0,22/1,5+0,9/0,2+1/8)=1/(0,02+0,02+0,22+0,14+4,5+0,125)=1/5,025=0,19 Вт/м2К
kд = 0,19 < kн = 0,21. Расчет проведен верно.



Все расчеты по видам ограждений в камерах сведены табл. 1.
Таблица 1
Вид
ограждения
?н, Вт/м2К
?пм, Вт/м2К
Kн, Вт/м2К
?из, м
?из.д, м
kд, Вт/м2К
Камера № 1 (-20 0С)
Нар. стена на север
23,3
8
0,23
0,126
0,150
0,187
Перег. в камеру № 2
8
8
0,58
0,042
0,05
0,506
Перег. В коридор
23,3
8
0,28
0,98
0,1
0,276
Нар. стена в МО
23,3
8
0,28
0,98
0,1
0,276
Покрытие
23,3
8
0,22
0,11
0,15
0,187
Пол
0
8
0,21
0,835
0,9
0,19
Камера № 2 (-20 0С)
Перег. в камеру №1
8
8
0,58
0,042
0,05
0,506
Нар.стена на север
23,3
8
0,23
0,126
0,150
0,187
Перег. в камеру № 3
На 4о С
На -20о C
8
8
8
8
    0,23
0,58
0,11
0,042
0,15
0,05
0,184
0,506
Перег.в коридор
23,3
8
0,28
0,98
0,1
0,276
Покрытие
23,3
8
0,22
0,11
0,15
0,187
Пол
0
2
0,21
0,835
0,9
0,19
Камера № 3 (4…-20 0С)
Перег. в камеру № 2
На 4о С
На -20о C 
8
8
8
8
0,23
0,58
0,11
0,042
0,15
0,05
0,184
0,506
Нар.стена на север
На 4о С
На -20о C
23,3
23,3
8
8
0,44
0,23
0,061
0,126
0,08
0,15
0,34
0,187
Нар.стена на восток
На 4о С
На -20о C
23,3
23,3
8
8
0,44
0,23
0,061
0,126
0,08
0,15

0,34
0,187
Перег. в коридор
На 4о С
На -20о C
23,3
23,3
8
8
0,52
0,28
0,509
0,98
0,06
0,1
0,44
0,276
Покрытие 
На 4о С
На -20о C
23,3
23,3
8
8
0,42
0,22
0,064
0,11
0,08
0,15
0,34
0,187
Пол 
На 4о С
На -20о C
0
0
8
8
0,41
0,21
0,375
0,835
0,5
0,9
0,33
0,19
Камера № 4.Льдохранилище (0 0С)
Перег.в коридор
23,3
8
0,35
0,078
0,08
0,34
Нар.стена на восток
23,3
8
0,4
0,067
0,08
0,34
Нар.стена на юг
23,3
8
0,4
0,067
0,08
0,34
Нар.стена на запад
23,3
8
0,4
0,067
0,08
0,34
Покрытие
23,3
8
0,37?10%
0,071
0,08
0,34
Пол 
0
8
0,41
0,375
0,5
0,33

Расчет пароизоляции в данном случае не производим, поскольку пенополиуретановые панели обладают этими свойствами.
1.4 Расчет теплопритоков
    Теплопритоки через ограждения Q1 [28, 39, 40]:
 Q1 = Q1Т +Q1С ,
где Q1Т, Q1С – теплопритоки от разности температур и действия солнечной радиации, Вт.
     Q1Т = kд · F ·?t,      Q1С = kд · F · ?tс ,  [28, 39, 40]
где F – площадь ограждения, м?; ?t – разность температур снаружи и внутри помещения, °C; tс – избыточная разность температур от солнечной радиации, °C.
    Камера № 1 (-20 °C)	
- наружная стена на север: 
Q1Т = 0,187 · 12 ·6 · (26-(-20)) = 620 Вт?
  с северной стороны в северном полушарии - ?tс = 0 [28, 40]; Q1С = 0;
- перегородка в камеру №2:
Q1Т = 0,506 ·12 · 6 · (0) = 0?
- перегородка в коридор: 
                             Q1Т = 0,276 · 12 ·6 · 0,7 · (26-(-20)) = 640 Вт?
где 0,7 – коэффициент, учитывающий вид соседнего помещения [28, 40]. 
- перегородка в машинное отделение:
Q1Т = 0,276 · 12 ·6 · 0,7 · (26-(-20)) = 640 Вт?
- покрытие: 
          Для кровли, покрашенную в белый цвет, принимаем температуру от солнечной радиации для ППУ-40 ?tс=14,9°C
                              Q1Т = 0,187 · 12 ·12 · (26 - (-20)) = 1239 Вт?
Q1С = 0,187 · 12 · 12 · 14,9 = 401 Вт;
- пол (с электрообогревом на +1 °C):  
                                 Q1Т = 0,19  · 12 · 12 · (1- (-20)) = 574 Вт.
Такие же рассчеты проводим для остальных камер (табл. 2). 
    Таблица 2
Наименование ограждения
kд,Вт/м2К
F, м2
?t, 0С
Q1Т, Вт
Q1С,Вт
Камера № 1 (-20 0С)
Нар. стена на север
0,187
12х6
46
620
-
Перег. в камеру № 2 
0,506
12х6
0
0
-
Перег. в коридор
0,276
12х6
46?0,7
640
-
Перег.в МО
0,276
12х6
046?0,7
640
-
Покрытие 
0,187
12х12
46/14,9
1239
401
Пол 
0,19
12х12
21
574
-
Камера № 2 (-20 0С)
Перег.в камеру №1
0,506
12х6
0
0
-
Нар.стена на север 
0,187
12х6
46
620
-
Перег. в камеру №3
                 На 4о С 
                 На  -20о С
0,184
0,506
12х6
24
0
318
0
-
-
Перег.в коридор
0,276
12х6
46?0,7
640
-
Покрытие 
0,187
12х12
46/14,9
1239
401
Пол 
0,19
12х12
21
574
-
Камера № 3 (4…-20оС)
Камера № 3
Перег. в камеру №2
                 На 4о С 
                 На  -20о С
0,184
0,506
12х6
-24
0
-318
0
-
-
Нар.стена на север
                 На 4о С 
                   На  -20о С
0,34
0,187
12х6
22
46
538
620
-
-
Нар.стена на восток
                 На 4о С 
                   На -20о С
0,34
0,187
12х6
22/9,8
46/9,8
4538
620
234
132
Перег. в коридор
                 На 4о С 
  На  -20о С
0,44
0,276
12х6
22?0,7
46?0,7
488
640
-
-
Покрытие 
                 На 4о С 
                 На -20о С
0,34
0,187
12х12
22/14,9
46/14,9
1077
1239
729
401
Пол 
                 На 4о С 
                 На  -20о С
0,33
0,19
12х12
-3
21
-143
574
-
-
Камера № 4.Льдохранилище (0оС)
Перег. в коридор
0,34
12х6
26?0,7
445
-
Нар.стена на восток
0,34
6х6
26/9,8
318
120
Нар.стена на юг
0,34
12х6
26/8
636
196
Нар.стена на запад	
0,34
6х6
26/11,7
318
143
Покрытие
0,34
12х6
26/14,9
636
365
Пол 
0,33
12х6
1
24
-

     Учет теплопритоков Q1 на компрессор и камерное оборудование: на компрессор записываем почти все теплопритоки Q1Т, при этом отрицательные теплопритоки берутся как есть со знаком минус, а в камерах с варьируемыми параметрами принимаем максимальные значения теплопритоков. Теплоприток Q1С наружных стен на компрессор принимается на группу камер одинакового назначения по максимуму величины F · ?tс. На оборудование Q1С – для всех камер, содержащих наружные стены также, где величина F · ?tс = maх. На оборудование записываем все теплопритоки Q1Т, за исключением, отрицательных. На компрессор и оборудование одинаково полностью записываем теплопритоки Q1С покрытия [28, 40]. 
Камера №1:     ?Q1КМ = 620+0+640+1239+574+640+401=4114 Вт;
                     ?Q1ОБ = 620+0+640+1239+574+640+401=4114 Вт.
Камера №2:     ?Q1КМ = 620+318+640+1239+574+401=3792 Вт;
                     ?Q1ОБ = 620+318+640+1239+574+401=3792 Вт.
Камера №3: 
На 4оС   ?Q1КМ = -318+538+538+488+1077-143+234+729=3143 Вт;
             ?Q1ОБ = 1346+741+942+5357+2371+1071 = 11828 Вт.
На -20оС   ?Q1КМ = 0+620+620+640+1239+574+132+401=4226Вт;
             ?Q1ОБ = 0+620+620+640+1239+574+132+401=4226 Вт
Камера№4:?Q1КМ =445+318+636+318+636+24+120+196+143+365=3201Вт;
                    ?Q1ОБ = 445+318+636+318+636+24+120+196+143+365=3201Вт.
    Общие результаты расчетов представлены в табл. 3.
Таблица 3
Наименование помещения
?Q1КМ, Вт
?Q1ОБ, Вт
Камера № 1 
4114
4114
Камера № 2 
3792
3792
Камера № 3 
На4оС
На-20оС

3143
4226

11828
4226
Камера № 4 
3201
3201

     Теплопритоки от продукта и тары Q2 в данном случае отсутствуют, поскольку продукция поступает на хранение уже в обработанном виде, а температура тары соответствует температуре продукта.
    Теплоприток от вентиляции Q3 [3, 4, 12]:
    Теплопритоки от вентиляции будут иметь место в универсальной  камере №3 в режиме хранения охлажденной рыбы.
    Определяем теплопритоки от вентиляции по формуле [3, 4, 12]:
Q3 = Мв ? (iн – iв),
где Мв – расход воздуха при вентиляции, кг/с; iн, iв – энтальпии наружного и внутреннего воздуха, Дж/кг.
Мв = V ? а ? ?в / 24 ? 3600, [3, 4, 12]
где V – объем вентилируемого помещения, м3; а – кратность воздухообмена, 1/сут; ?в – плотность воздуха при расчетной температуре, кг/м3.
        По I-d диаграмме (Рис.1) влажного воздуха при принятых ранее значениях температуры и влажности определяем (Рис2):







                                                                                                Рис.1.

                                                                                               Рис.2.


Одинаково для камер №5 и №6:
- при tр.л = 26 0С, ?р.л. = 85 %  :          iн = 72 кДж/кг;   
- при tв = 4 0С, ?в max = 90 %  :          iв = 15 кДж/кг;               
-  при tр.л = 26 0С:          ?в = 1,167 кг/м3.
- кратность воздухообмена для камер хранения: а = 3 об/сут.
- максимальный объем помещения принимаем: V = 12?12?6 = 864 м3.

Мв = 864 ? 3 ? 1,167 / 24 ? 3600 = 0,035 кг/с,
Q3 = 0,035 ? (72– 15) = 1,9 кВт = 1995 Вт.
    Теплоприток от вентиляции одинаково принимаем на компрессор и оборудование – табл. 4.
Таблица 4
Наименование помещения
?Q3КМ, Вт
?Q3ОБ, Вт
Камера №3
1995
1995

    Эксплуатационные теплопритоки Q4 [3, 4, 12]:
                                            Q4 = Q4I + Q4.II + Q4III + Q4IV,
где Q4I – теплоприток от освещения, Вт; Q4.II – теплоприток от рабочих, Вт; Q4III – теплоприток от электродвигателей, Вт; Q4IV – теплоприток от воздуха, попадающего в помещение при открывании дверей, Вт. 
    Теплоприток от освещения [3, 4, 12]:                 
    Q4I = q4I  · Fстр,
где q4 I – удельный теплоприток от освещения на 1 м? площади пола, Вт/м?.
- одинаково на камеры №1, №2, №3 [12]:        
                          q4I = 1,2 Вт/м?;                   Q4I = 1,2  · 144= 173 Вт;
- камера № 4 [12]:        
                          q4I = 1,2 Вт/м?;                   Q4I = 1,2  · 72 = 86Вт;
    Теплоприток от рабочих [3, 4, 12]:
Q4.II = q4 II  · nл,
где q4 II – теплота от одного рабочего, 350 Вт; nл – число людей, одновременно работающих в помещении, чел.
- одинаково на камеры №1, №2, №3:           
                        q4 II = 3 чел,                         Q4.II = 350  · 3 = 1050 Вт;
- камера №4
                        q4 II = 2чел,                         Q4.II = 350  · 2 = 700 Вт;

    Теплоприток от работающих электродвигателей [3, 4, 12]:
Q4III = Nдв,
где  Nдв- мощность электродвигателей, кВт.
- камеры №1, №2, :     Nдв = 1 ? 2 кВт, Q4III = 2 кВт,
- камера №3:    на 4 0С    Nдв = 1 ? 4 кВт, Q4III = 4 кВт
                          на – 20 0С  Nдв = 1 ? 2 кВт, Q4III = 2 кВт
- камера №4:                              Nдв = 1 ? 4 кВт,  Q4III = 4 кВт.
    Теплоприток при открывании дверей [3, 4, 12]:                 
Q4IV = q4 IV  · Fстр,
где q4 IV – удельный теплоприток от воздуха при открывании дверей на 1 м? площади пола, Вт/м? [12].
- камеры №1, №2,:                  
q4 IV = 8 Вт/м?; Q4IV = 12 · 144 = 1728 Вт;
 - камера №3:          
на 4 0С          q4 IV = 12 Вт/м?;  Q4IV = 12 · 144 = 1728 Вт;
на – 20 0С     q4 IV = 8 Вт/м?;  Q4IV = 12 · 144 = 1728 Вт;
- камера №4:                          
q4 IV = 12 Вт/м?; Q4IV = 12 · 72 = 864 Вт;
    Суммарно Q4 на компрессор принимают от 50 до 75 % от общей суммы, на оборудование – полностью [3, 4, 12]:   
?Q4КМ = (0,5 ? 0,75) ?Q4.                       ?Q4ОБ = ?Q4.
        Сводные данные представлены в табл. 5.



Таблица 5
Наименование помещения
Q4I, Вт
Q4.II, Вт
Q4III, Вт
Q4IV, Вт
?Q4КМ, Вт
(х0,75)
?Q4ОБ, Вт
Камера № 1 
173
1050
200
1728
2363
3151
Камера № 2 
173
1050
200
1728
2363
3151
Камера № 3 
    На 40С
   На -200С

173

1050

400
200

1728
1728

2513
2363

3351
3151
Камера №4
86
700
400
864
1537
2050
      
     Окончательно суммарные теплопритоки на компрессор и оборудование по всем камерам склада представлены в табл. 6.
Таблица 6


Q1, Вт
Q3, Вт
Q4, Вт
ИТОГО

КМ
ОБ
КМ
ОБ
КМ
ОБ
КМ
ОБ
Камера № 1 
4114
4114
-
-
2363
3151
6477
7265
Камера № 2 
3792
3792
-
-
2363
3151
6155
6943
Камера № 3 
      На 40С
      На -200С
3143
4226
3604
4226
1995
1995
2513
2363
3351
3151
7651
8584

8950
9372
Камера № 4
3201
3201
-
-
1537
2050
4738
5251

    Суммарная максимальная нагрузка на компрессоры по температурам помещений:
- камеры № 1, № 2, №3 (на -20 0С):    
Qкм = 6477+6155+8584? 21,2 кВт;
- камера № 3 (на 4о С):          
 Qкм  ? 7,6 кВт;

- камера № 4 (на 0 0С): 
Qкм ? 4,7 кВт.


    1.6 Выбор расчетного режима
    По i-d диаграмме определяем температуру наружного воздуха по мокрому термометру(см.рис1,2) для tн = 26 оС и ?н = 85 %:  tм = 24 °С.
    Температура воздуха на входе в конденсатор [12]:
tв1 = tм + (2 ? 3) = 24 + 2 = 26 °C.
    Нагрев воздуха в конденсаторе:         ?tв = 3 °C.
    Температура выходящего воздуха:        tв2 = tв1 + ?tв = 26 + 3 = 29°C.
    Температура конденсации:                tк = tн + (10? 15) = 26 +10 =36 °C.
    Температура кипения фреона [11,12,28]:
t0 = tпм – (7?10) °C.
- камеры №1, №2,(на -200С):                      
t0 = -20 – 8 = -28 °C;
- камера № 3 :              
на 40С: t0 = 4 – 10 = -6 °C
на -200С: t0 = -20 – 8 = -28 °C
-камера № 4: 
t0 = 0 – 6 = -6 °C
    Температура всасывания [6]:
   tвс = t0 + (15 ?35) °C.
- камеры №1, №2 (на -200С): 
tвс = -28 +18 = -10 °C;
- камера № 3:                   
на 40С: tвс = -6 +18 = 12°C;
на -200С: tвс = -28 +18 = -10 °C;
-камера № 4 (на 00С):
tвс = -6 +18 = 12°C.
        Температура переохлаждения находится из условий теплового баланса регенеративного теплообменника [6]:
 i1-i1?=i3?-i3
i3=i3?-(i1-i1?)

    Холодопроизводительность компрессоров [11,12,14]:
,
где kпр – коэффициент потерь в трубопроводах и аппаратах холодильной установки; ?Qкм - суммарная нагрузка на компрессоры, кВт; b - коэффициент рабочего времени: b = 0,75?0,93.
- t0 = -28 °C при kтр = 1,07?        Q0 = 21,2 ? 1,07 / 0,8 = 28,3 кВт??
- t0 = -6°C при kтр = 1,03?        Q0 = (4,7+7,6) ? 1,03 / 0,8 = 15,8 кВт. 
1.7 Расчет и подбор компрессоров
    Режим t0 = -28 °C, tк = 36 °C:
    По диаграмме хладагента R410a определяем давления: 
    Р0 = 0,3 МПа? Рк = 2,2 МПа.
    Отношение давлений [6]: 
    ? = Рк / Р0 ,
 ? = 2,2 / 0,3= 7,3 < 9.
    Принимаем одноступенчатый цикл. Схема одноступенчатой машины - рис. 4, а цикл построен и показан на диаграмме – рис. 5
Рис. 4. Принципиальная схема одноступенчатой холодильной машины: КМ – компрессор; КД – конденсатор; РВ – регулирующий вентиль; И – испаритель; 
        В цикле, показанном на диаграмме (рис. 5) происходят следующие процессы: 4-1' – кипение холодильного агента в испарителе; 1'-1 – перегрев паров перед всасыванием в компрессор; 1-2 – сжатие в компрессоре; 2-3' – конденсация паров в конденсаторе; 3'-3 – переохлаждение жидкого холодильного агента после конденсатора; 3-4 – дросселирование холодильного агента в регулирующем вентиле. Основные параметры точек цикла заносим в табл. 7.
    Таблица 7
Параметры в точках:
1'
1
2
3'
3
4
Температура t, 0С
-28
-10
85
36
25
-28
Давление Р, МПа
0,3
0,3
2,2
2,2
2,2
0,3
Энтальпия i, кДж/кг 
410
424
488
258
244
244
Удельный объем ?, м3/кг
-
0,093
-
-
-
-


Рис. 5. Термодинамический цикл при t0 = -28 °C, tк = 31 °C.
     		
     Удельная массовая холодопроизводительность [6, 7]:
qо= i1 - i4 = 424-244 = 180 кДж/кг.
     Массовый расход холодильного агента [6, 7]:
Gа= Qо/qо = 28,3/180 = 0,16 кг/с.
     Объемный расход холодильного агента [6, 7]:
V = Gа·V1 = 0,16 · 0,093 = 0,015 м3/с.
     Удельная объемная холодопроизводительность [6, 7]:
qv = qо/V1 = 180 / 0,093 = 1935 кДж/м3. 
     Коэффициент подачи [6, 7]:  ? = ?i · ?w · ?пл,
где  ?i - индикаторный коэффициент подачи; ?w- коэффициент подогрева пара; ?пл- коэффициент неплотностей.
, [6, 7]
где ?Ро  - потери давления при всасывании  ?Ро= (0,03?0,05)?Ро; ?Рн - потери давления при нагнетании ?Рн= (0,05?0,07)?Р? с – величина мертвого пространства с = 0,03?0,05; m - показатель политропы расширения m = 0,95?1,1.
?i=(0,3-0,03·0,3/0,3)-0,03·[(2,2+0,06·2,2/0,3)1/1,05-(0,3-0,03·0,3/0,3)]=0,97-0,03·(6.43-0,97)=0,2

?w = Tо/T = 245/309 = 0,8 [6, 7]?
?пл= 0,96?0,98 = 0,97?  ? = 0,2 · 0,8 · 0,97 =0,15
     Объем, описываемый поршнем [6, 7]:
Vh.= V/? = 0,015/0,15 = 0,1 м3/с.
     Удельная адиабатическая работа [6, 7]:
? = (i2-i1) = 488-424 = 64 кДж/кг. 
     Адиабатическая (теоретическая) мощность компрессора [6, 7]:
Nа= Gа·? = 0,16· 64 = 10,24кВт.
     Мощность трения [6, 7]:
Nтр.= Vh.· ртр,
где ртр – удельное давление трения  ртр= (49?69) кН/м2.
Nтр.= 0,1 · 50 = 5 кВт.
     Индикаторная мощность компрессора [6, 7]:
Ni = Nа / ?i;     
где  to - температура кипения; ?i – индикаторный к.п.д. компрессора 0,65?0,8
   Ni = 10,24  / 0,7 = 14,6 кВт.
     Эффективная мощность [6, 7]:
Nе = Ni + Nтр = 14,6 + 5 =19,6 кВт.
     Мощность электродвигателя [6, 7]:
Nэл = Nе / (?п · ?эл),
где ?п – к.п.д. передачи; ?п= 0,96?0,99; ?эл – к.п.д. электродвигателя; ?эл= 0,8?0,9.
Nэл = 19,6  / (0,98 · 0,85) = 23,5 кВт.
     Холодильный коэффициент [6, 7]:
? = qо/? = 180/64= 2,8.
     Тепловая нагрузка на конденсатор [6, 7]:
Qк = Gа· (i2 – i3) = 0,16 · (488-244) = 39,04 кВт.
     Тепловой баланс холодильной машины:
Q0 + Nа ? Qк,
??????????? 39,04                   
38,54 ? 39,04
      Для расчета стандартной холодопроизводительности принимаем среднетемпературный режим [7]: 
    t0ст = -15 0С? tвсст = 10 0С? tк.ст = 30 0С? tпх.ст = 25 0С.
    По диаграмме определяем необходимые параметры:
    i1ст = 420 кДж/кг, i4ст = 240 кДж/кг,
    Рост = 0,49 МПа, Ркст = 1,8 МПа, V1ст = 0,065 м3/кг.
     Удельная массовая холодопроизводительность [6, 7]:
qост = i1ст - i4ст = 420 – 240 = 180 кДж/кг. 
     Коэффициент подачи [6, 7]:
?ст= ?i.ст· ?w.ст· ?пл.ст,
.


?i.ст=0,49·0,03·0,49/0,49-0,03[(1,8-0,06·1,8/0,49)1/1,05- 0,49·0,03·0,49/0,49-0,03]=0,89
?w.ст = Tо/T;     ?w.ст= 258/303 = 0,851?
?пл.ст = 0,96?0,98 = 0,97?  ?ст = 0,89 · 0,851 · 0,97 = 0,73.
    Удельная объемная холодопроизводительность для стандартных условий [6, 7]:
    qv.ст = qост/V1ст = 180 / 0,065 = 2769 кДж/м3.
    Стандартная холодопроизводительность компрессора [7]:
    Qо.ст = Qо· qv.ст· ?ст/(qv· ?),  
    Qо.ст = 28,3 · 2769 · 0,73/ (1935 · 0,15) = 197 кВт.
    
    Режим t0 = -6 °C, tк = 36 °C:
    По диаграмме хладагента R410a определяем давления: 
    Р0 = 0,66 МПа? Рк = 2,2 МПа.
    Отношение давлений [6]: 
? = Рк / Р0 ,
 ? = 2,2 / 0,66 = 3,3 < 9.
    Принимаем одноступенчатый цикл. Схема одноступенчатой машины - рис. 4, а цикл построен и показан на диаграмме – рис. 6.
Рис. 6. Принципиальная схема одноступенчатой холодильной машины: КМ – компрессор; КД – конденсатор; РВ – регулирующий вентиль; И – испаритель;



Рис. 6. Термодинамический цикл при t0 = -6 °C, tк = 36 °C).
        В цикле, показанном на диаграмме (рис. 6) происходят следующие процессы: 4-1' – кипение холодильного агента в испарителе; 1'-1 – перегрев паров перед всасыванием в компрессор; 1-2 – сжатие в компрессоре; 2-3' – конденсация паров в конденсаторе; 3'-3 – переохлаждение жидкого холодильного агента после конденсатора; 3-4 – дросселирование холодильного агента в регулирующем вентиле. Основные параметры точек цикла заносим в табл. 7.
    Таблица 8
Параметры в точках:
1'
1
2
3'
3
4
Температура t, 0С
-6
12
72
36
27
-6
Давление Р, МПа
0,66
0,66
2,2
2,2
2,2
0,66
Энтальпия i, кДж/кг 
422
438
472
261
245
245
Удельный объем ?, м3/кг
-
0,04
-
-
-
-
	
     Удельная массовая холодопроизводительность [6, 7]:
qо= i1 - i4 = 438-245 = 193 кДж/кг.
     Массовый расход холодильного агента [6, 7]:
Gа= Qо/qо = 15,8/193 = 0,08 кг/с.
     Объемный расход холодильного агента [6, 7]:
V = Gа·V1 = 0,08 · 0,04 = 0,003 м3/с.
     Удельная объемная холодопроизводительность [6, 7]:
qv = qо/V1 = 193 / 0,04 = 4825 кДж/м3. 
     Коэффициент подачи [6, 7]: ? = ?i · ?w · ?пл,
где  ?i - индикаторный коэффициент подачи; ?w- коэффициент подогрева пара; ?пл- коэффициент неплотностей.
, [6, 7]
где ?Ро  - потери давления при всасывании  ?Ро= (0,03?0,05)?Ро; ?Рн - потери давления при нагнетании ?Рн= (0,05?0,07)?Р? с – величина мертвого пространства с = 0,03?0,05; m - показатель политропы расширения m = 0,95?1,1.
?i=(0,66-0,03·0,66/0,66)-0,03·[(2,2-0,06·2,2/0,66)1/1,05-0,66-0,03·0,66/0,66]=0,6

?w = Tо/T = 267/303 = 0,86 [6, 7]?
?пл= 0,96?0,98 = 0,97?  ? = 0,6 · 0,86 · 0,97 =0,5

     Объем, описываемый поршнем [6, 7]:
Vh.= V/? = 0,003/0,5 = 0,006 м3/с.
     Удельная адиабатическая работа [6, 7]:
? = (i2-i1) = 472 - 438 = 34 кДж/кг. 
     Адиабатическая (теоретическая) мощность компрессора [6, 7]:
Nа= Gа·? = 0,08 · 34 = 2,72 кВт.
     Мощность трения [6, 7]:
Nтр.= Vh.· ртр,
где ртр – удельное давление трения для фреона ртр= (49?69) кН/м2.
Nтр.= 0,006 · 50 = 0,3 кВт.
     Индикаторная мощность компрессора [6, 7]:
Ni = Nа / ?i;     
где  to - температура кипения; ?i – индикаторный к.п.д. компрессора, 0,65?0,8
   Ni = 2,72  / 0,7 = 3,9 кВт.
     Эффективная мощность [6, 7]:
Nе = Ni + Nтр = 3,9+ 0,3 = 4,2 кВт.
     Мощность электродвигателя [6, 7]:
Nэл = Nе / (?п · ?эл),
где ?п – к.п.д. передачи; ?п= 0,96?0,99; ?эл – к.п.д. электродвигателя; ?эл= 0,8?0,9.
Nэл = 4,2 / (0,98 · 0,85) = 5 кВт.
     Холодильный коэффициент [6, 7]:
? = qо/? = 193 / 34 = 5,7.
     Тепловая нагрузка на конденсатор [6, 7]:
Qк = Gа· (i2 – i3) = 0,08 · (472 – 245) = 18,1 кВт.
     Тепловой баланс холодильной машины:
Q0 + Nа ? Qк,
15,8+ 2,72 ? 18,1                    
18,52 ? 18,1.
      Для расчета стандартной холодопроизводительности принимаем среднетемпературный режим [7]: 
    t0ст = -15 0С? tвсст = 20 0С? tк.ст = 30 0С? tпх.ст = 25 0С.
    По диаграмме определяем необходимые параметры:
    i1ст = 420 кДж/кг, i4ст = 240 кДж/кг,
    Рост = 0,49 МПа, Ркст = 1,8 МПа, V1ст = 0,065 м3/кг.
     Удельная массовая холодопроизводительность [6, 7]:
qост = i1ст - i4ст = 420 – 240 = 180 кДж/кг. 
     Коэффициент подачи [6, 7]:
?ст= ?i.ст· ?w.ст· ?пл.ст,
.


?i.ст=0,49·0,03·0,49/0,49-0,03[(1,8-0,06·1,8/0,49)1/1- 0,49·0,03·0,49/0,49-0,03]=0,89
?w.ст = Tо/T;     ?w.ст= 258/303 = 0,851?
?пл.ст = 0,96?0,98 = 0,97?  ?ст = 0,89 · 0,851 · 0,97 = 0,73.
    Удельная объемная холодопроизводительность для стандартных условий [6, 7]:
    qv.ст = qост/V1ст = 180 / 0,065 = 2769 кДж/м3.
    Стандартная холодопроизводительность компрессора [7]:
    Qо.ст = Qо· qv.ст· ?ст/(qv· ?),  
    Qо.ст = 15,8 · 2769 · 0,73/ ( 4825·0,5 ) = 13 кВт..
  Подбираем[16]: полугерметичный поршневой компрессор Bitzer, потребляемой мощностью 4,49 кВт, с объемом описываемого поршня Vh = м3/с модель 4EDC-6Y-40S, с холодопроизводительностью Qо = 14,05кВт, 

1.8 Расчет и подбор конденсаторов
     Расчет проводим отдельно на каждую температуру кипения с использованием методик, представленных в справочных и учебно-методических источниках [9, 10]:
     Тепловая нагрузка на конденсатор:
на - 0С: Qк = 92,9 кВт,                       на -8 0С: Qк = 34,2 кВт.
          Среднелогарифмическая разность температур между конденсирующимся хладагентом и охлаждающей средой, оС [9, 10]:
?m = (tв2 – tв1)/ln((tк – tв1)/(tк – tв2)),
где на -60C tв1 = 26 0C,  tв2 = 29 0C,
на -280C tв2 =29
?m = (29 - 26)/ln((36 - 26)/(36 - 29) = 8 оС.
	Средняя температура воздуха  [32, 33]:  tв = tк- ?m = 36 – 8= 28оС 
        Критерий Рейнольдса [9, 10]:
Re = ?в·dэ/?в,
где ? – скорость движения воздуха (3 м/с); ? - коэффициент кинематической вязкости воздуха (16·10-6), м2/с; dэ - эквивалентный диаметр трубы.   
dэ=2·(Sт-dн)·(Sр-?р)/(Sт-dн)+(Sр-?р);
dэ=2·(0,02-0,008) ·(0,001-0,00016)/(0,02-0,008)+(0,001-0,00016)=0,0016
на -330C:
Re = 3·0,0016/(16 ·10-6) = 300;
На -80C:
Re = 3·0,0016/(14,16 ·10-6) = 338.
Коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха
?в = W·?в Reвn·(L/dэ)/dэ,
где где W – множитель, учитывающий геометрические параметры оребренной трубы; ?воз - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/мК; Reвоз - критерий Рейнольдса, dэ – эквивалентный диаметр воздушного канала, м; n, m – показатели степени; L – длина поверхности конденсатора в направлении потока воздуха, м. 
W = 0,518 - 0,02315?(L/dэ) + 0,000425?(L/dэ)2 –0,0000003?(L/dэ)3?(1,36-0,00024?Re)=0,293
	Показатели степени n и m определяют по формулам:
n = 0,45 + 0,0066?(L/dэ); 
n = 0,45 + 0,0066?12,5=0,5325
m = -0,28 + 0,00008?Re 
на -330C:                        m = -0,28 + 0,00008?300=-0,251                                       
на -80C:                          m = -0,28 + 0,00008?338=-0,252
на -330C:
?в = (0,293·2,67·10-2·3000.5325·(0,02/0,0016)-0,251)/0,0016= 50 Вт/(м2·К);
на -80C:          
?в = (0,293·2,51·10-2·3380.5325·(0,02/0,0016)-0,252)/0,0016= 51 Вт/(м2·К)
       Удельный тепловой поток от охлаждающей воды [9, 10]:
qв= ?в (tст- tв),          
где tст – температура стенки трубы, 0С.
        Коэффициент теплоотдачи от холодильного агента [9, 10]:
?а = 0,67 ? В ? [(?i/dвн) ? ?tа ]0,25,
На -330C:  ?а=(0,67·86,55·20,53)/(0,006· ?tа)0,25
На -330C:  В=86,55; ?i =r         r0,25=20,53
?а=1190/0,006 · (31 - 26 )=2902
?а=1190/0,006 · (31 - 27 )=3051
?а=1190/0,006 · (31 - 28 )=3305
?а=1190/0,006 · (31 - 29 )=3606
?а=1190/0,006 · (31 - 30 )=4907
?а=1190/0,006 · (31 - 31 )=0
На -80C: ?а=(0,67·92,11·21,36)/(0,006· ?tа)0,25
На -80C:  В=92,11; ?i =r         r0,25=21,36
?а=1318/0,006 · (31 - 26 )=3214
?а=1318/0,006 · (31 - 27 )=3379
?а=1318/0,006 · (31 - 28 )=3661
?а=1318/0,006 · (31 - 29 )=3993
?а=1318/0,006 · (31 - 30 )=4881
?а=1318/0,006 · (31 - 31 )=0
          Удельный тепловой поток при конденсации на трубах [9,10]:
qа = ?а (tк - tст) ,
      Для учета осадков и загрязнений тепловой поток со стороны воды [9,10]:                                 qв '= (tст- tв)/(1/?в + ??/?),
где ??/? - термическое сопротивление загрязнений (0,0004) м2К/Вт.
На -330C: qв ' = (tст- 26)/(1/50 +0,0004),
На -80C: qв' = (tст- 26)/(1/51 +0,0004),
   С учетом варьирования температуры стенки трубы с шагом 1 0С
    получены результаты расчетов – табл. 9.
   Таблица 9
Уд.тепловой поток, Вт/м2
Температура стенки трубы, tст 0С
     
26
27
28
29
30
31
t0 = -33 0С
qFвоз
0
50
100
150
200
250

qFа
14510
12204
9915
7212
4407
0

qFвоз1
0
50
100
150
200
250

26
27
28
29
30
31
t0 = -8 0С
qFвоз
0
51
102
153
204
255

qFа
16070
13516
10983
7986
4881
0

qFвоз1
0
50
100
150
200
250

По результатам расчетов строятся графики: а-на -33 0С; б-на -80С 
qF = f(tст) – рис. 7. 
     
     а)
     
     б)
    Рис.7. Графическая зависимость удельного теплового потока qF от температуры стенки tст.
    Точка В определяет удельную нагрузку конденсатора  на -330С: qF ? 250 Вт/м2 и температуру стенки tст = 30,90С с учетом возможных загрязнений; на -80С: qF ? 255 Вт/м2 и температуру стенки tст = 30,9.......................