Фреоновая рассольная двухступенчатая холодильная установка (стр. 2 из 3)

a=(i₁₀-i₅)/[(i₁₀-i₇)-(i_1´-i₁₁)]=(600-442)/[(600-396)-(597,5-587,5)]=0,814.

7. Массовый расход R22 в ступени высокого давления:

G_в.д.=G_нд/a=0,366/0,814=0,449 кг/c.

8. Определение энтальпии в точке 6:

i₆=i₅-(

)(i₁₁-i₁)=442-(0,356/0,449)(597,5-587,5)=434 кДж/кг

9. Определение энтальпии в точке 3:

i₃=(

)i₂+( )i₁₀=0,366/0,449*630+[(0,449-0,366)/.449]600=624 кДж/кг

10. Объемный расход R22 в каждой ступени:

V_н.д.= G_н.д.×u_1´=0,366×0,23=0,08418 м³/c,

V_в.д.= G_{в.д *}u_{3 ´}=0,449×0,08=0,03592 м³/c.

11. Отношение объемов:

V_н.д./ V_в.д.=0,08418/0,03592=2.34.

12. Адиабатная мощность в каждой ступени:

N_аН.Д=G_Н.Д(i₂-i₁)=0,366(630-597,5)=11,895 кВт.

N_аВ.Д=G_В.Д(i₄-i₃)=0,449(661-624)=16,613 кВт.

13. Теоретический холодильный коэффициент:

e=Q₀ / (N_{а Н.Д}+N_{а В.Д})=70/ (11,895+16,613)=2,455.

6. Расчет и подбор холодильного оборудования

6.1 Определение потребного рабочего объема компрессоров низкой и высокой ступени, подбор компрессоров

Задача: Подобрать компрессора низкой и высокой ступени для данной холодильной установки.

Исходные данные:

Давление и температура конденсации P_к=1,319;t_к=34⁰С=307K ;

Промежуточное давление и температуре P_пр=0,356 МПа ;t_пр=-10⁰C=263K;

Температура кипения t₀=-42⁰C=231K;

Объемный расход R22 в каждой ступени V_нд=0,08418 м³/с;V_вд=0,03592 м³/с;

Адиабатная мощность в каждой ступени N_аНД=11,895кВт;N_аВД=16,613кВт;

Расчет:

1. Коэффициент подачи [5]:

l_В.Д =[1-c(P_k/P_пр-1)](T_пр/T_к)=[1-0,045(1,319/0,356-1)](263/307)=0,752

l_Н.Д=0.9l_В.Д=0.677

2. Объем, описываемый поршнем:

V_hН.Д=V_Н.Д / l_Н.Д=0,08418/ 0.677=0,12434 м³/с;

V_hВ.Д=V_В.Д / l_В.Д=0,03592 / 0.752=0,04777 м³/с.

3) Индикаторный КПД[5]:

h_{i нд} =

+bt₀=0,677+0,0025(-42)=0,572

h_{i Н.Д} =l_В.Д +bt_пр=,752+0,0025(-10)=0,727 4) Индикаторная мощность:

N _{i Н.Д}=N_{a Н.Д} / h _{i Н.Д}=11,895 / 0,572=20,795 кВт;

N _{i В.Д}=N_{a В.Д} / h _{i В.Д}=16,613 / 0,727=22,851 кВт.

ПОДБОР КОМПРЕССОРА.

Компрессор - основной элемент холодильной машины, осуществляющий отсасывание пара холодильного агента из испарителя, сжатие пара от давления p₀ до p_k и нагнетание его в конденсатор. На судах рефрижераторного флота рыбной промышленности применяют в основном поршневые компрессоры, ротационные и винтовые.

Классификация компрессоров.

Холодильные поршневые компрессоры классифицируют по характеру процесса, величине холодопроизводительности, конструкции и по другим признакам.

По направлению движения холодильного агента через цилиндр компрессоры подразделяют на прямоточные и непрямоточные.

По способу сжатия различают компрессоры одноступенчатого и компрессоры двух- и трехступенчатого сжатия, в которых пар сжимается последовательно в двух и трех цилиндрах (или компрессорах).

По роду привода компрессоры подразделяют на приводные, парокомпрессоры и мотокомпрессоры. С электродвигателем компрессор может соединяться с помощью эластичной муфты или через приводные ремни.

По расположению осей цилиндров компрессоры бывают горизонтальные, вертикальные, угловые,V-образные, VV-образные и др.

По числу рабочих полостей цилиндра- компрессоры простого действия, в которых пар сжимается только с одной стороны поршня, и компрессоры двойного действия, в которых пар сжимается с обеих сторон поршня.

По числу цилиндров- одноцилиндровые и многоцилиндровые. Основными типами компрессоров, применяемые в судовых холодильных установках, являются приводные компрессоры. Кроме компрессоров, у которых поршень совершает возвратно-поступательное движение на судах применяются также ротационные компрессоры (с вращающимися поршнями) и винтовые (поршни в виде винтов).

По степени герметичности-компрессоры сальниковые (электродвигатель устанавливается отдельно), бессальниковые и герметичные (запаяны в кожух).

По величине холодопроизводительности различают компрессоры:

- малые (менее 12 кВт);

- средние (от 12 кВт до 120 кВт);

- крупные (более 120 кВт).

На основании полученных расчетных величин выбирается винтовые компрессора:

для ступени низкого давления подбираем компрессор марки КАВ СОМ НН с V_{h нд}=0,1308 м³/с;

для ступени высокого давления подбираем компрессор марки KABCOMCH с V_{h вд} =0,0642 м/с

Таблица 2. Техническая характеристика компрессора.

Тип двигателя	Мощность дв.кВт	Ш,мм	В,мм	Д,мм	ДУ1,мм	ДУ2,мм	М,кг
КАВ СОМ СН	30-55	750	1850	2100	80	50	750
КАВ СОМ НН	37-110	860	2000	2250	125	100	1300

Где Ш-ширина, В-высота, Д-длинна, ДУ₁ - сторона насасывания ,ДУ₂- сторона нагнетания, М-масса.

С учетом подобранного компрессора низкого давления действительная холодопроизводительность станет:

Q_0д=V_hНД

(q₀/v₁)=0,1308*0,677*(191,5/0,23)=73,75 кВт

6.2 Расчет и подбор регенеративного и помежуточного теплообменника

ПОДБОР ПРОМЕЖУТОЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Промежуточные теплообменники применяются в холодильных установках, работающих по двухступенчатому циклу, для охлаждения перегретых паров после низко ступени. Охлаждение производится с помощью дросселирования перегретых паров в полость промежуточного теплообменника, где они кипят при промежуточном давлении. Одновременно с паром охлаждается жидкий холодильный агент, проходящий в змеевике из конденсатора к регулирующему вентилю.

Промежуточный теплообменник (рис.1) представляет собой сварной цилиндрический аппарат, снабженный патрубками и штуцерами для подключения парообразного и жидкого холодильного агента, приборами автоматики, предохранительным клапаном, манометром и др.

Задача: По исходным данным в результате расчета подобрать промежуточный теплообменник.

Исходные данные:

Массовый расход R22 в каждой ступени: G_нд=0,336кг/с;G_вд=0,449кг/с;

Энтальпии в точках 9;10: i₉=396 кДж/кг;i₁₀=600 кДж/кг;

Промежуточная температура и в точках 6;7: t_m=-10⁰C;t₆=26⁰C;t₇=-5⁰C;

Коэффициент теплопередачи: K=750кВт/м²К;

Для промежуточного теплообменника производится расчет по определению необходимой поверхности змеевика.

Площадь теплообменной поверхности:

F_П.Т=Q_П.Т /(К_П.Т*Dt_ср.) , м

F_П.Т=17×10³ /(750*20,5)=1.106 м², где

Нагрузка на промежуточный теплообменник:

Q_П.Т=(G_В.Д-G_Н.Д)(i₁₀ – i₉ )=(0,449-0,366)(600-396)=17 кВт.

Коэффициент теплопередачи: К_П.Т=750 Вт/ м²К,

Средняя температура:

Dt_CP=(t₆+t₇)/2- t_m=[26+(-5)]/2-(-10)=20,5°C,

Подбираем промежуточный теплообменник марки ИТВР [6]

ПОДБОР И РАСЧЕТ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Регенеративный теплообменник – это теплообменный аппарат, в котором происходит перегрев паров ХА поступающих на 1ю ступень сжатия и переохлаждение жидкого ХА от конденсатора к РВ. Во всех регенеративных теплообменниках переохлаждаемый жидкий ХА и перегреваемый пар движутся противотоком.

Задача: По исходным данным в результате расчета подобрать регенеративный теплообменник

Исходные данные:

Массовый расход R22 в ступени высокого давления:G_вд=0,449кг/с;

Энтальпии в точках 5;6: i₅=442 кДж/кг;i₆=434 кДж/кг;

Температура в точках 1;5;6;11: t₁=-25⁰C;t₅=34⁰C;t₆=-26⁰C;t₁₁= -42⁰C;

Коэффициент теплопередачи: K=150 кВт/м²град;

Для регенеративного теплообменника производится расчет по определению необходимой поверхности змеевика:

Площадь теплообменной поверхности:

F_РТ=Q_РТ/(k*Dt_СР);

F_РТ=3,592/(0,15*63,5)=0,377м², где

Нагрузка на регенеративный теплообменник:

Q_РТ=G_ВД(i₅-i₆)=0.449(442 – 434)=3,592кВт.

Коэффициент теплопередачи: K=150 Вт/м²град.

Средняя температура:

Dt_СР=(t₅+t₆)/2-(t₁+t₁₁)/2=(34+26)/2-((-25)+(-42))/2=63,5°C

Подбираем регенеративный теплообменник марки T-0,7б;

Марка	F;m2	Масса;кг	Габариты
Т-0,7	0,7	19,3	193*134*711

6.3 Подбор и расчет конденсатора

Конденсатор- это теплообменный аппарат, в котором происходит отдача тепла рабочим телом окружающей среде и изменение агрегатного состояния, т.е. его конденсация.

Конструкции конденсаторов разнообразны. За основу их классификации приняты различные признаки. В холодильных установках применяются следующие типы конденсаторов: панельно-погружные, элементные, кожухотрубные (вертикальные и горизонтальные), оросительные с промежуточным отводом хладоагента, испарительные, воздушные.

В судовых установках нашли применение кожухотрубные (горизонтальные) конденсаторы и конденсаторы с воздушным охлаждением.

Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы являются наиболее распространенным типом судовых теплообменных аппаратов для холодильных установок холодопроизводительностью от 1000 до 350 000 Вт и применяется для большинства холодильных агентов. Конденсаторы малой производительноси располагают обычно под компрессором, а конденсаторы большой производительноси располагают отдельно от компрессора.