Расчёт парокомпрессионной холодильной установки с рассольным охлаждением

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО «Российский химико-технологический  университет

имени Д.И. Менделеева»

 

Новомосковский институт (филиал)

 

Факультет: промышленная энергетика

Кафедра: промышленная теплоэнергетика

 

 

Курсовая работа

по дисциплине

«Технологические энергоносители предприятий»

на тему: «Расчёт парокомпрессионной холодильной установки

с рассольным охлаждением»

 

 

 

 

Руководитель: Симаков Н.В.

Студент: Селезнев В.С.

Группа: ПТЭ-07-1

Вариант: 21

 

 

 

 

 

 

Новомосковск 2011г.

Задание на курсовую работу

 

Рассчитать схему парокомпрессионной холодильной установки с рассольным охлаждением. Произвести тепловой и конструктивный расчёт поршневого компрессора, конденсатора и испарителя. Подобрать по каталогам или справочникам на основании расчётов необходимый тип выпускаемых промышленностью компрессора, конденсатора, испарителя, ресивера, вентиляторной градирни, отделителя жидкости, маслоотделителя, электронасосов. Для расчёта заданы следующие параметры:

1. Холодопроизводительность установки, .
2. Температура рассола на выходе из испарителя, .
3. Хладоагент – аммиак (R 717).
4. Температура переохлаждения, .

Подобрать теплоизоляцию  и определить её толщину для ограждающих конструкций холодильной станции. В случае необходимости определить действительное значение коэффициента теплопередачи. Провести проверку внутренних перегородок на выпадение конденсата на поверхности теплоизоляции и в случае его появления выдать рекомендации по его устранению. Для расчета:

1. Ограждающая конструкция – камера хранения без принудительной циркуляции воздуха.
2. Вместимость холодильной камеры, тонн.
3. Наименование и конструкция ограждения

- Наружная стеновая панель

штукатурка по металлической  сетке толщиной ;

пароизоляция – 2 слоя гидроизола ;

наружный слой из тяжёлого бетона .

- Внутренняя стеновая панель

штукатурка по металлической  сетке толщиной ;

пароизоляция – 2 слоя гидроизола ;

наружный слой из тяжёлого бетона .

Реферат

 

Пояснительная записка, состоящая  из 28 листов, включает в себя: 4 иллюстрации, 3 таблицы, 1 приложение. При её составлении, использовалось 7 источников.

Холодильная установка, компрессор, lgP-h – диаграмма, конденсат, хладоагент, конденсатор, испаритель, тепловой конструктивный расчёт поршневого компрессора, тепловой расчёт конденсатора, тепловой расчёт испарителя, расчёт изоляции.

Объектом разработки является холодильная установка холодопроизводительностью .

Целью проекта является: выбор оборудования холодильной установки, тепловой и конструктивный расчёт поршневого компрессора, конденсатора и испарителя, расчёт изоляции и проверка условия выпадение конденсата.

Вначале мы определяем температурный режим работы холодильной установки, затем строим цикл холодильной установки, в lgP-h – диаграмме исходя из рассчитанных данных, потом рассчитываем необходимые параметры компрессора и по полученным расчётам выбираем подходящий компрессор и электродвигатель к нему. После проводим тепловой конструктивный расчёт конденсатора и испарителя. Выбираем вспомогательное оборудование исходя из выбранного основного и расчётов. В конце находим необходимую толщину тепловой изоляции и проверяем условие выпадение конденсата.

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение 5

1 Выбор расчётного рабочего режима 6

2 Конструктивный расчёт поршневого компрессора 8

3 Тепловой расчёт конденсатора 12

4 Тепловой расчёт испарителя 17

5 Выбор вспомогательного оборудования 22

6 Теплотехнический расчёт изоляции ограждающих конструкций 24

Заключение 26

Список  использованных источников 27

Приложение 28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Задача курсовой работы –  приобретение навыков проектирования одной из теплотехнологических промышленных установок, в данной работе производится расчёт холодильной установки. Результатом расчёта являются выбор установки и основного оборудования, выбор вспомогательного оборудования, выбор изоляционных материалов.

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 компрессора, 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. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор расчётного рабочего режима

 

Правильно выбранный температурный  режим работы холодильной установки  определяет её экономичность. Режим  работы характеризуется температурами  кипения – , конденсации – , перегрева – .

Определм температуру кипения хладоагента:

,     (1.1)

где  – температура рассола на входе в испаритель, формула (1.2);

 – температура рассола на выходе из испарителя, по заданию ;

 – температурный  напор в испарителе, принимаем  .

Охлаждение рассола в  испарителе принимаем с целью снижения расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя, тогда:

;     (1.2)

;

.

Определим температуру конденсации  хладоагента:

,     (1.3)

где  – температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, исходя из рекомендаций при оборотной системе водоснабжения с использованием вентиляторной градирни для города Тулы ;

 – температура  охлаждающей воды на выходе  из конденсатора, находим по формула (1.4);

 – температурный  напор в конденсаторе, принимаем  .

Нагрев воды в конденсаторе, для горизонтальных кожухотрубных теплообменников принимаем , тогда:

;     (1.4)

;

.

Определим температуру перегрева  хладоагента:

,     (1.5)

где  – температура кипения хладоагента в испарителе, по (1.1) ;

 – степень  перегрева, при работе на аммиаке  ;

.

Полученные расчётные  данные используем для построения цикла  холодильной машины на lgP-h – диаграмме (приложение).

Значение энтальпии хладоагента  в конце реального сжатия с  учётом необратимых потерь:

,     (1.6)

где , – значения энтальпий хладоагента в соответствующих точках диаграммы, , ;

 – внутренний  относительный КПД, при  для аммиачного компрессора ;

.

Полученные параметры  характерных точек процесса сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – Параметры  хладоагента в характерных точках цикла

Номер точки	Давление,	Температура,	Энтальпия,	Энтропия, S	Удельный объём,	Агрегатное состояние
	0,17	-22,5	1432,7	5,94	0,693	насыщенный пар
	0,17	-18,5	1442,6	5,98	0,704	перегретый пар
	0,87	96,9	1680,1	5,98	0,199	перегретый пар
	0,87	115,4	1725,3	6,10	0,211	перегретый пар
	0,87	20,5	1479,1	5,365	0,147	насыщенный пар
	0,87	20,5	295,0	1,33	0,0017	насыщенная  жидкость
	0,87	14,5	266,7	1,24	0,0017	переохлаждённая жидкость
	0,17	-22,5	266,7	1,29	0,0885	жидкость + пар
	0,17	-22,5	98,5	0,61	0,0016	насыщенная  жидкость

 

2. Конструктивный расчёт поршневого компрессора

 

Определим параметры работы компрессора.

Удельная массовая производительность:

,     (2.1)

где , – значения энтальпий хладоагента в соответствующих точках диаграммы (таблица 1), , ;

.

Массовый расход рабочего вещества:

,      (2.2)

где  - холодопроизводительность установки, из задания ;

.

Действительная объёмная производительность компрессора:

;      (2.3)

.

Теоретический объём, описываемый  поршнями:

,      (2.4)

где  – коэффициент подачи, при для аммиачного компрессора ;

.

Диаметр цилиндра компрессора:

,     (2.5)

где  – параметр удельных сил инерции при ходе поршня компрессора, принимаем ;

 – число цилиндров,  принимаем ;

.

Принимаем стандартное значение диаметра .

Определим ход поршня, приняв для непрямоточных машин :

;      (2.6)

.

Принимаем стандартное значение хода поршня .

Частота вращения вала компрессора:

;     (2.7)

.

Принимаем стандартное значение частоты вращения вала .

Средняя скорость поршня:

;     (2.8)

.

Найденная средняя скорость поршня попадает в интервал для машин  средней холодопроизводительности .

Теоретический объём, описываемый  поршнями при принятых и :

;     (2.9)

.

Превышение значения над требуемым составляет:

;     (2.10)

.

Так как погрешность находится  в пределах , то принятые диаметр цилиндра и ход поршня соответствуют заданной производительности.

Удельная адиабатная работа компрессора:

;     (2.11)

.

Адиабатная мощность компрессора:

;     (2.12)

.

Максимальная индикаторная мощность компрессора:

,     (2.13)

где  – показатель адиабаты, для аммиака ;

 – максимальное  давление кипения при  ;

.

Индикаторная мощность в  расчётном режиме:

,      (2.14)

где  – индикаторный КПД, при для аммиачного компрессора ;

.

Мощность трения:

,     (2.15)

где  – давление трения принимаем равным ;

.

Эффективная мощность:

;     (2.16)

.

Максимальная эффективная  мощность:

;    (2.17)

.

Механический КПД компрессора: