Расчёт холодильной установки

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

Гомельский  государственный технический университет

им. П.О. Сухого

 

 

 

 

 

Кафедра «Промышленная  теплоэнергетика и экология»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по курсу: «Промышленные тепломассообменные и холодильные установки»

на тему: «Расчёт холодильной установки»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. ТЭ-42

Костенко Ю. И.

Принял преподаватель

 Овсянник  А. В.

 

 

 

 

 

Гомель  2003

Введение

 

Задача курсового  проекта – приобретение навыков  проектирования одной из теплотехнологических промышленных установок,

В данном курсовом проекте производится расчёт холодильной установки. Результатом расчёта являются выбор установки и основного оборудования, выбор вспомогательного оборудования, выбор конструкционных материалов, решение вопросов охраны окружающей среды.

Холодильные установки – это комплекс машин и аппаратов, предназначенных для получения и поддержания в охлаждаемых объектах температур ниже чем температура окружающей среды. Холодильная установка состоит из холодильной машины, системы отвода теплоты конденсации и системы отвода теплоты от потребителей холода.

В холодильных  установках, применяемых в различных  отраслях промышленности, наибольшее распространение получили парокомпрессионные холодильные машины, Абсорбционные холодильные машины целесообразно применять в том случае, когда имеются вторичные энергоресурсы в виде дымовых газов, продуктов сгорания, продуктов технологического производства, отработанного пара низких параметров. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                                                      стр.

                Введение

                Исходные данные…………………………………………………………...

                1. Расчёт цикла парокомпрессионной установки….………………………

                2. Расчёт и подбор основного оборудования холодильной машины……..

3. Расчёт и подбор вспомогательного оборудования ……………………..

                4. Расчёт системы оборотного водоснабжения.……..……………………..

                5. Подбор насосов для системы оборотного водоснабжения и контура

                        хладоносителя…………………………………………………………

                6. Расчёт тепловой изоляции……….……………………………………....

                Заключение…………………………………………………………………

                Список литературы………………………………………….……………..

                Приложение 1

                Приложение 2

                Приложение 3     

                Приложение 4     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные.

 

1.  Город - Казань

     2.   Холодопроизводительность установки с учётом потерь:  Q_o=750 кВт

3. Температура выхода хладоносителя из испарителя:  t_х2 = -24^oC

4. Рабочее тело (хладагент)  – аммиак-R717.

     5. Тип конденсатора – горизонтальный кожухотрубчатый. 

     6. Система оборотного водоснабжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчёт цикла парокомпрессионной установки.

 

Расчётная температура  наружного воздуха для города Казань определяется по среднемесячной температуре самого жаркого месяца [2, ] с учётом влияния максимальных температур [2,  ] в данной местности:

                                                                    (1)

  Расчётная  относительная влажность наружного воздуха определяется по H-d

диаграмме по расчётной температуре  и влагосодержанию воздуха , определённому по среднемесячным значениям параметров воздуха для самого жаркого месяца -  и [2,  ].

Температура воды, поступающей  на конденсатор  , определяется в зависимости от температуры наружного воздуха: для систем оборотного водоснабжения

                                                                                                            (2)

где - температура наружного воздуха по мокрому термометру (определяется по H-d диаграмме по расчётной температуре и расчётной относительной влажности наружного воздуха )

Температура воды на выходе из конденсатора:

                                                                                                              (3)

где - подогрев воды в конденсаторе (^oC), для горизонтального кожухотрубча-

того 4÷5 [1, стр. 79]. Принимаем .

Температура конденсации  паров хладагента:

                                                                                                           (4)

Температура кипения хладагента:

                                                                                                            (5)

где - минимальная разность температур в аммиачных

испарителях. Принимаем [1, стр. 79] 

       - температура выхода хладоносителя из испарителя (исходные данные).

Температура переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем должна быть на 3÷5 ^oC выше температуры воды, поступающей на конденсатор:

                                                                                                        (6)

Для исключения попадания  жидкого хладагента в цилиндры компрессора должен быть обеспечен перегрев паров на всасывании в компрессор на 5÷15 ^oC. Этот перегрев обеспечивается в испарителе и во всасывающих трубопроводах за счёт внешних теплопритоков:

                                                                                                       (7)

Строим цикл одноступенчатой  парокомпрессионной машины в h-lgp и s-T диаграммах

     lgp

 

                                                             

                                                        t₂

             3         3′            p_к, t_к                                    2′′             2

 

 

                        t_п = t₃

 

                                                        t_вс = t₁                                   

                                       p_o, t_o                                   

                                                                              1

              4                                                        1′

 

                                                                                                h 

     T                                                             2

                                                           t₂                    

 

 

                                  p_к, t_к          2′  

                   3′

 

                          t_п 

                3                         t₁

                                                       t_вс 

                                                                       1

                         4                                           1′ 

                                                              

 

                                                                                                S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ак, как в исходных данных дано процентное содержания газов в  топливе 75%ДГ и 25%КГ, то определяем процентное содержание компонентов в смеси:

СО₂ = 10,2 · 0,75 + 2,3 · 0,25 = 8,225%

СО = 28 · 0,75 + 6,8 · 0,25 = 22,7%

Н₂ = 2,7 · 0,75 + 57,5 · 0,25 = 16,4%

СН₄ = 0,3 · 0,75 + 22,5 · 0,25 = 5,85%

N₂ = 58,5 · 0,75 + 7,8 · 0,25 = 45,825%

Н₂S= 0,3 · 0,75 + 0,4 · 0,25 = 0,325%

C₂Н₄ = 1,9 · 0,25 = 0,475%

O₂ = 0,8 · 0,25 = 0,2%

Проверка:  8,225 + 22,7 + 16,4 + 5,85 + 45,825 + 0,325 + 0,475 + 0,2 = 100%

Расчет выполняется, ориентируясь на характерное для  методических печей длиннофакельное  сжигание топлива, осуществляемое, как  правило, с коэффициентом расхода  воздуха, α=1,1. Чтобы найти состав топливной смеси, необходимый для расчетов процесса горения по стехиометрическим уравнениям, необходимо воспользоваться свойством аддитивности теплоты сгорания .

При определении  теплоты сгорания газа, следует использовать таблицы экзотермических эффектов реакций горения, приведенных в [1].

                                                        [1.1]   

- экзотермический эффект i-гo компонента при нормальных  условиях

[3.Табл. 2.11.стр. 39], кДж/м³;

- объемная доля i-го компонента  в составе газообразного топлива  (в долях     единицы от  %).

Расчёт расхода  воздуха на горение, расчёт состава  и количества продуктов сгорания ведётся на 100 м³ газа при нормальных условиях и даётся в табличной форме (Таблица 1).

Для предварительной  оценки каломитрической температуры  горения можно использовать H-t диаграмму топлива.

Определяем  калометрическую температуру горения t_к из балансового уравнения условно адиабатного топочного объёма.

Согласно этому  уравнению вся теплота, вносимая в радиационную зону, включая химическую теплоту  топлива, физическую теплоту прогрева воздуха и топлива расходуется исключительно на нагрев образующихся продуктов сгорания, характеризуемый теплосодержание

      или        

Откуда

                  ;                               [1.2]

 

где - расчётные удельные объёмы воздуха на горение и образующихся  продуктов сгорания отнесённых к 1м³ топлива [Таблица 1]

- температуры подогрева  воздуха и газа, ^оС (по условию)    

- средняя изобарная теплоемкость воздуха при температуре 440^оС.

   [3,Табл. 2.13,стр.40]   

 - средняя изобарная теплоёмкость  продуктов сгорания при .

                                                               [3,Табл. 2.13,стр.40]   

В современных методических печах минимально необходимая калориметрическая  температура составляет 1800^оС. Принимаем

                             ,                          [1.3] 

где - средняя изобарная теплоёмкость отдельных компонентов газовой смеси продуктов сгорания. [3,Табл. 2.13,стр.40]

CO₂ = 0,5750 ккал/(м₃·^оС)

H₂O = 0,4639 ккал/(м₃·^оС)

N₂ = 0,3525 ккал/(м₃·^оС)

O₂ = 0,373 ккал/(м₃·^оС)

 - объемные доли компонентов,  вычисленные при расчёте процесса  горения по стехиометрическим  реакциям [Таблица 1].

- средняя изобарная теплоёмкость  топливной смеси при ^оС (по условию)

где - средняя изобарная теплоёмкость компонентов смеси. [3,Табл. 2.13,стр.40]

CO₂ = 0,4368 ккал/(м₃·^оС)

CO = 0,3131 ккал/(м₃·^оС)

CH₂ = 0,4365 ккал/(м₃·^оС)

H₂ = 0,310 ккал/(м₃·^оС)

N₂ = 0,311335 ккал/(м₃·^оС)

O₂ = 0,32165 ккал/(м₃·^оС)

C₂H₄ = 0,6982 ккал/(м₃·^оС)

H₂S = 0,3774 ккал/(м₃·^оС)

- объёмные доли компонентов  в смеси [Таблица 1]