Холодильная установка пивоваренного завода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2 Расчетная  температура наружного воздуха, ºС

 

 

 

 

 

где, t_с.м.- среднемесячная температура самого жаркого месяца

t_а.м.- температура абсолютного максимума  

 

 

5.3 Температура смоченного термометра, ºС

 

 

         Определяется  с помощью диаграммы «d-i» влажного воздуха

 

t_M=19 ºС

 

 

 

5.4 Температура конденсации хладагента, ºС

 

        Определяется с учетом вида  охлаждающей среды и типа конденсатора (водяного охлаждения , воздушного  охлаждения или испарительного  охлаждения ).

     Для конденсатора  водяного охлаждения с оборотным водоснабжением :  

 

 

 

 

 

         где tw2- температура воды на выходе из конденсатора и равная температуре воды на входе в градирню , ºС :  ή= 0,4 …0,6 – коэффициент эффективности градирни , принимаемый по экспериментальным  данным, t_w=2-4 ºС

 

 

 

 

 

5.5 Температура  кипения хладагента , ºС.

 

Определяется для каждой из охлаждающих систем , составляющих многоцелевую многоизотермную холодильную  установку .

При непосредственном охлаждении объекта

 

 

    tт- технологическая температура охлаждающей среды ( обычно воздух в помещение ) , ºС. . Θт =7…10 – оптимальный температурный напор в технологическом аппарате , ºС .Θн =4..6 оптимальный температурный перепад в испарителе для охлаждения жидкого промежуточного хладоносителя , ºС.

 

 

 

 

 

5.6. Отношение давлений в циклах паровых компрессорных холодильных машин.

 

 

 

  где Р_к и P_oi— давления конденсации и кипения хладагента, соответственно для каждой из охлаждающих систем, имеющих общую конденсаторную    группу    и,    следовательно,   одно   и   то   же   давление конденсации, МПа.

Величина давления определяется из диаграммы или таблицы состояния

хладагента по температурам фазовых превращений.

Степень сжатия составляет:

 

 

 

 

 

 

 

 

   Так при π < 7 обычно останавливаются при выборе на цикле с одноступенчатым сжатием пара хладагента ( на нерегенеративном цикле при использование R717 или регенеративном R12 ), обеспечивающим достаточно высокую энергетическую эффективность. Соответствующее этому циклу схемное решение обеспечивает низкие капитальные затраты , высокую надежность  и простоту обслуживания.

 

5.7 Регламентированные параметры состояния и процессов , необходимые для построения термодинамических циклов.

 

Температура пара, всасываемого в компрессор , ºС

 

 

 Где t_0i,m  - температура кипения в испарителе или промежуточная температура в промсосуде  , t_п-= 5-10 –перегрев пара для одноступенчатых компрессоров и компрессоров верхних ступеней двухступенчатых агрегатов t_п-= 15-20 – перегрев пара для компрессоров  нижних ступеней двухступенчатых агрегатов ,ºС

 

 

 

 

 

5.8 Построение (изображение)  термодинамических циклов в диаграмме  состояний хладагента .

 

Термодинамический цикл изображен на диаграмме «i-lg p» . Целью построения является определение параметров характерных точек , используемых в дальнейших расчетах.

 

  Сначала проводят (изотермы ) фазовых превращений хладагента , соответствующие значение температур находят в средней части диаграммы в области влажного пара, в этой области изотермы совпадают изобарами. Характерные точки циклов находят на пересечение изобар.

 

-с изотермами ( для  точек , соответствующих состояниям  пара во всасывающем патрубке  компрессоров и жидкого хладагента на выходе из теплообменника промежуточного сосуда )

-с пограничными линиями  (x=0.x=1) (для точек , соответствующих состоянию насыщенного пара , выходящего из испарителей и промежуточного сосуда , насыщенной жидкости , выходящей из конденсатора )

-с изоэнтропой ( для точек , соответствующей состоянию влажного пара после процесса дросселирования .

 

 

Таблица параметров условных точек

 

Точки	Температура , ºС	Давление, МПа	Энтальпия ,кДж/кг
1	5	360	1710
2	100	1100	1880
3	30	1100	550
4	-5	360	550

 

 

 

5.9Разработка  функциональной гидравлической  схемы установки .

 

  Функциональная схема отражает состав и функции основных частей и элементов установки , связи между ними в соответствии с протекающими в них процессами и последовательностью совершения этих процессов . этой схемой пользуются для пояснения общих принципов работы установки ,и составления схемы автоматизации установки.

 

Принцип работы холодильной машины

 

 Поддержание требуемой температуры в охлаждаемой объеме возможно  при     наличии    устройства,    имеющего    поверхность    с    более    низкой температурой, т.к. по закону термодинамики, произвольно теплота может переходить   от   более   теплого   тела   к   менее   теплому. Эффективный теплообмен может быть осуществлен при кипении жидкости в устройстве, т.е. в испарителе.

Теплота,  воспринятая  в  испарителе хладагентом, должна быть отдана окружающему  воздуху.  Это реализуется  в  процессе конденсации пара в теплообменном   аппарате-   конденсаторе.   В   конденсаторе  температура  и давление хладагента более высокие по сравнению с испарителем. Чтобы реализовать  постоянную температуру  кипения  в испарителе, необходим обеспечить непрерывный отвод испарившегося хладагента из испарителя в конденсатор,   для   чего   необходимо   повысить   давление   хладагента  от насыщенного давления до давления конденсации. Этот процесс происходит в компрессоре    при    постоянной    энтропии.    Для    возвращения хладагента из конденсатора в испаритель нужно понизить его давление давления кипения.

6.Расчет потребности  в холоде.

 

 

6.1Теплоприток  через ограждения охлаждаемых  объектов.

 

Через ограждения в охлаждаемые  объекты теплоприток проникает  из-за разности температур наружной среды  внутри объекта .

Кроме того через наружные ограждения может проникать теплоприток образующийся в результате поглощения ими теплоты солнечной радиации .

Теплоприток рассчитывается по формуле теплопередачи с учетом указанных в задании на курсовую работу размеров ограждений охлаждаемых помещений .

 

 

 

где К_н - коэффициент теплопередачи ограждаю шеи конструкции, Вт/(н К); F_н - площадь поверхности ограждающей конструкции, tк =20 -температура воздуха снаружи охлаждаемого помещения,. ºС

 

Температура        внутри       охлаждаемого       помещения       определяется

технологическими режимами.

Для   первой   группы   потребителей  холода (охлаждение  сусла, главное

брожение, охлаждение молодого пива):

 

Q_1T1=0,46*54*24(20-4)=9,5 кВт

Q_1T2=0,4278*54*24(20-5)=9,3 кВт

Q_1T3=0,44*54*24(20-3)=9,5кВт

 

 

второй групп, потребителей холода (дображивание , охлаждение воды дрожжей):

Q_1T4=9,67кВт

Q_1T5=10кВт

Q_1T6=10,1кВт

Q_1T=58,3кВт

 

теплоприток   Q  рассчитывается   также   по формуле теплопередачи однако    за температурный    напор принимается избыточная разность   температур, обусловленная солнечной радиацией.

 

 

 

 

 

6.2 Теплоприток  от охлаждаемых продуктов

 

В зависимости от располагаемой информации о теплофизических свойствах продуктов этот теплоприток может быть найден как

 

 

где V –производительность предприятия в год дек.млн/год; А – норма для определенного помещения, tк =20 -температура воздуха снаружи охлаждаемого помещения,. ºС,qп =614-удельная теплота биохимической реакции , кДж/кг

 

Первая группа:

 

 

 

 

Вторая группа :

 

Q₂₄=1,55кВт; Q₂₅=15,48кВт; Q₂₆=7,74кВт; Q_{помещение}=L*B*0,14= 5,04кВТ

 

 

 

 

6.2.1 Массовый  поток продуктов , кг/с

При расчёте теплопритоков  от пива в процессе главного брожения и дображивания, при охлаждении  пива перед фильтрацией и карбонизацией массовый поток определяют по формуле

 

 

 

Где V- годовая производительность завода по i-му сорту пива, дал/год υ_{x i} – относительный расход промежуточного продукта (сусла, молодого пива), вырабатываемого для производства 1 дал товарного пива; τ – количество рабочих дней для склада хранения хмеля и бродильных цехов

6.3.Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции охлаждаемых помещений.

 

Этот теплоприток рассчитывается только для охлаждаемых помещений  пивоваренных заводов.

Забираемый для вентиляции наружный воздух должен быть охлажден до температуры в охлаждаемом помещении, а содержание в чем влаги доведено до значения, соответствующего влажности воздуха в >том помещении.

Массовый поток наружного воздуха определяют по кратности вентиляции помещения

 

 

где     а-кратность    вентиляции     охлаждаемого   помещения;  V_{стр -} строительный   объем   охлаждаемого   помещении,  м³;  p=1.3 -  плотность воздуха

 

Q₃₁=6*6220,8*1,3*(55,5-7,3)/24*3600=27,1кВт

Q₃₂=5*6220,8*1,3*(55,5-1)/24*3600=25,5кВт

Q₃₃=6*6220,8*1,3*(55,5-10)/24*3660=25,6кВт

Q₃₄=4*6220,8*1,3*(55,5-20)/24*3660=13,3кВт

Q₃=91,5кВТ

 

 

 

 

6.4. Эксплуатационные  теплопритоки.

 

  Источники эксплуатационных теплопритоков: электрическое освещение, работающие в помещении люди и механизмы, открытые двери.

 

 

 Q₄=0,14*(Q₁+Q₃)=0,14*(58,3+91,5)=22,5кВт

 

 

Сумма всех теплопритоков:

 

 

Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄=314,4кВТ

 

 

7. Подбор холодильного  оборудования.

 

 

    Элементный состав установки подбирается из современного отечественного оборудования.

    Функциональные  группы оборудования должны создаваться из унифицированных элементов, а при их параллельном соединении – из элементов, приблизительно равных по мощностным показателям.

    Следует обратить  внимание на соответствие возможных  значений рабочих (расчётных)  значений параметров (давлении, температуры) диапазону изменения допустимых значений этих параметров для данного вида оборудования по его технической характеристике. Здесь может оказаться полезной информация, содержащаяся в марке (обозначении) оборудования.

 A – компрессорный агрегат одноступенчатого сжатия

   Состоит из  одноступенчатого компрессора, электропривода  двигателя, маслоотделителя, корпус, арматура (запорные устройства, предохранительные  клапаны, тройники, коллекторы), пульт  управления, общая рама, контрольно-измерительные  приборы.

AH-компрессорный агрегат одноступенчатого сжатия

АД-компрессорный агрегат  одноступенчатого сжатия

АК- с конденсаторами водяного охлаждения

АВ- с  конденсаторами воздушного охлаждения

АТ- компрессорно-испарительный  агрегат

ММВ -холодильный агрегат  для охлаждения воздуха с конденсатором воздушного охлаждения

МКВ - с  конденсаторами воздушного охлаждения

МКТ -с конденсаторами водяного охлаждения

 

Цифра после типа агрегата указывает холодопроизводительность агрегата.

Холодопроизводительность  – тепловой поток, который способна отвести машина от охлаждаемого тела.

     После холодопроизводительности указывается цифра, характеризующая использующийся хладагент: 2- R22, 7- NH3

     Далее указывается  цифра, которая указывает на  температурный диапазон:

А)высокотемпературный диапазон

Б) среднетемпературный  диапазон

В) низкотемпературный диапазон

 

 

 

 

 

 

 

7.1 Компрессорные  агрегаты

 

 Компрессорные агрегаты подбираются для каждой охлаждающей системы по расчётной холодопроизводительности, в величине которой помимо потребности в холоде группы потребителей, обслуживаемых охлаждающей системой, учитываются неизбежные потери холода, связанные с теплопритоком из окружающей среды к холодным трубопроводам и с гидравлическими сопротивлениями этих трубопроводов. Кроме того, создаётся некоторый запас (скрытый резерв), необходимый в связи с конечной величиной надёжности и ограниченным моторесурсом компрессоров.

 

7.1.1  Расчётная  производительность, кВт:

 

 

 

  где   Q_mi-   суммарный   тепловой   поток,  отводимый соответствующей охлаждающей системой; а=1,15…1,17 — коэффициент транспортных потерь; b=0,72…0,9 – коэффициент запаса