Расчетная часть

Определяем объем, описываемый поршнями, по формуле

, м³/с. (22)

Удельная массовая холодопроизводительность q₀, кДж/кг

. (23)

Далее определяем удельную объемную холодопроизводительность верхней ступени q_V, кДж/м³

, (24)

где ₁ – удельный объем пара, всасываемого в цилиндр компрессора, м³/кг.

По таблицам приложения выбираем коэффициент подачи _а.

Определяем рабочую холодопроизводительность компрессора Q₀, кВт

. (25)

Если известна тепловая нагрузка на испаритель (по заданию преподавателя), то можно определить массовый расход хладагента G_д, кг/с

, (26)

где Q_и – тепловая нагрузка на испаритель, кВт.

Теоретическая работа компрессора определяется по формуле

. (27)

Действительная работа компрессора, она же будет работой всей установки, учитывая КПД привода, определяется по формуле

. (28)

Холодильный коэффициент установки определяется по формуле

. (29)

Контрольные вопросы

1. В каких случаях используют каскадные холодильные установки?

2. Каково устройство и принцип действия каскадной холодильной установки?

3. В чем заключается отличие нижнего и верхнего каскадов холодильной установки?

4. Какие хладагенты используют в каскадах установки?

5. Как строится цикл работы каскадной установки?

6. Какое устройство является общим для обоих каскадов?

Лабораторная работа № 5 Определение теплопритоков холодильной камеры и подбор компрессора

Ц е л ь р а б о ты : 1. Изучение методики расчета теплопритоков холодильнойкамеры.

2. Приобретение практических навыков расчета и подбора компрессора.

Р е к о м е н д у е м а я л и т е р а т у р а : [1, 3,5].

Теоретические сведения

Расчет теплопритоков выполняют для определения мощности холодильной установки, а также для определения тепловой нагрузки на компрессоры и камерное оборудование.

Мощность холодильной установки должна быть достаточной для компенсации всех теплопритоков, поступающих в охлаждаемые помещения или возникающих в них, а также теплопритоков к рабочим веществам (холодильным агентам и хладоносителям) при их транспортировании по трубопроводам.

Расчет выполняют отдельно по всем камерам и аппаратам. При этом общий теплоприток составляет

, кВт (30)

где Q₁ – теплопритоки через ограждения (стены, полы, перекрытия, покрытия и т.д.), кВт;

Q₂ – теплопритоки от продуктов при их холодильной обработке и хранении, кВт;

Q₃ – теплопритоки от наружного воздуха, поступающего в помещения при их вентиляции, кВт;

Q₄ – эксплуатационные теплопритоки (при открывании дверей камер, пребывании в них кладовщиков и грузчиков, от освещения камер и пр.), кВт;

Q₅ – теплопритоки от плодов и овощей при их дыхании, кВт.

Период, для которого определяют теплопритоки, называют расчетным. В качестве расчетного принимают наиболее напряженный период работы холодильной установки. Обычно за расчетный принимают период, в котором совпадает максимум двух теплопритоков Q₁ и Q₂ (период, соответствующий наиболее высокой температуре наружного воздуха и максимальному поступлению продуктов в холодильник).

Для расчетов теплопритоков необходимы планы и разрезы холодильника с размерами камер, заданные температуры, ориентировка холодильника по сторонам света и климатические условия.

Теплопритоки через ограждения Q₁ определяют для каждой камеры отдельно

Q₁ = Q_1Т + Q_1С, (31)

где Q_1Т и Q_1С – теплопритоки в охлаждаемое помещение соответственно вследствие разности температур и действия солнечной радиации, кВт

, (32)

, (33)

где k_Д – действительный коэффициент теплопередачи наружного ограждения, зависит от конструкции ограждений и для холодильных камер лежит в диапазоне 0,22...0,58 Вт/(м²К); F – площадь поверхности наружного ограждения, м²; t_нр – расчетная температура наружного воздуха (принимается по справочным данным), ^оС;

t_в – температура воздуха в охлаждаемом помещении (принимается по технологическим нормам в зависимости от назначения камер и вида продуктов), ^оС; t_c – избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации и принимаемая по нормативным материалам в зависимости от характера ограждения и ориентации его по сторонам света, ^оС.

Теплопритоки от продуктов при их холодильной обработке и хранении определяются по формуле

, (34)

где G_пр – количество продуктов, поступающих на охлаждение, кг/сутки; с_пр – теплоемкость продуктов, Дж/(кгК); G_пр – масса тары продуктов, кг; с_т – теплоемкость материала тары, Дж/(кгК); t_н и t_к – начальная и конечная температуры продуктов и тары ), С.

Теплопритоки от наружного воздуха, поступающего в помещения при их вентиляции

, (35)

где а – кратность смены воздуха камеры в сутки; V – объем вентилируемых камер, м³; _в – плотность воздуха, кг/м³; I_нр, I_кам –энтальпия наружного воздуха и воздуха в камере соответственно.

Эксплуатационные теплопритоки определяются поформуле

, (36)

где – теплоприток от системы освещения, кВт,

, (37)

– удельный теплоприток от системы освещения, Вт/м²;

F – площадь камеры, м²,

– теплоприток от электродвигателей, кВт,

, (38)

– коэффициент одновременности работы электродвигателей;

– общая мощность электродвигателей, кВт;

– КПД электродвигателей, кВт,

– теплоприток от обслуживающего персонала, кВт,

, (39)

n– количество обслуживающего персонала, Вт/м²;

– теплоприток при открывании дверей, кВт,

, (40)

– удельный теплоприток, возникающий при открывании дверей, Вт/м².

Теплопритоки от плодов и овощей при их дыхании определяются с учетом удельной теплоты дыхания по формуле

, (41)

где – удельная теплота дыхания плодов и овощей при их охлаждении, Вт/т;

G_пр – масса плодов и овощей, поступающих на охлаждение, т/сут;

– удельная теплота дыхания плодов и овощей при их хранении, Вт/т;

E – емкость холодильной кмеры, т.

Необходимая холодопроизводительность компрессора определяется по формуле

, (42)

где k_тр – коэффициент, учитывающий потери при транспортировке холода (для установок непосредственного охлаждения k_тр=1,05…1,07, для установок с охлаждением хладоносителем k_тр=1,1…1,12);

Q₀ – расчетная тепловая нагрузка на компрессор, получаемая при расчете теплопритоков в камеры, кВт;

b_р – коэффициент рабочего времени компрессора (b_р=0,75..0,92).

Порядок выполнения работы

В лаборатории студенты знакомятся с конструкцией холодильной кмеры, замеряют размеры камеры (длина, ширина, высота) и выполняют строительный чертеж по полученным данным.

Затем по исходным данным студенты рассчитывают теплопритоки в холодильную камеру по формулам (30)-(41) и определяют холодопроизводительность компрессора по формуле (42).

Контрольные вопросы

1. От чего зависят теплопритоки в холодильную камеру?

2. Каким образом можно уменьшить теплопритоки?

3. Какие требования предъявляются к теплоизолирующим материалам?

4. Какие системы холодоснабжения применяются при эксплуатации холодильных камер?

5. Для какого времни года ведут расчет теплопритоков?