СОДЕРЖАНИЕ
Задание на проектирование 2
Введение 3
I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДЕЙ для камер 4
II. Планировка холодильника 10
III. Расчёт теплопритоков для камер Холодильника 11
iV. расчет и подбор компрессоров и конденсаторов 15
Заключение 20
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 21
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА 23
Задание на проектирование
Спроектировать систему хладоснабжения для объекта мясной промышленности по следующим данным:
Наименование объекта: холодильник мясокомбината.
Место расположения объекта: город Волгоград.
Характеристики объекта:
производительность мясокомбината – 36 тонн/смену;
структура емкости холодильника:
вместимость камеры хранение мороженых грузов – сменный запас 40 тонн;
вместимость камеры хранения охлажденных грузов – 8 сменный запас;
производительность камер замораживания – 0,7 тонн/сутки.
Производительность камеры охлаждения мяса – 0,3 тонн/сутки.
Хладагент: R717.
Способ подачи хладагента в испарительную систему: верхняя насосно-циркуляционная схема.
Среда, охлаждающая конденсатор: вода.
Введение
Холодильное оборудование мясной промышленности предназначено для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся сырья и мясопродуктов. Холодильники пищевой, в том числе и мясной, промышленности имеют ряд особенностей, отличающих их от других холодильных объектов:
в холодильниках подвергаются обработке и хранению ценные и довольно быстро портящиеся продукты, требующие для своего хранения температуру ниже температуры окружающей среды, а также определенной относительной влажности;
необходимо препятствовать проникновению в холодильник теплоты и влаги наружного воздуха, что требует создания специальных ограждений для уменьшения теплового и влажностного потока;
присутствует большой объем перемещаемых грузов и возникает необходимость быстрой их разгрузки, что требует широкое применение транспортных устройств;
как к любому объекту пищевой промышленности, к холодильникам предъявляются высокие санитарные требования.
I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДЕЙ для камер
Определение размеров камер хранения мороженого мяса.
Количество хранимого мороженного мяса, тонн
Gмороженого = M * 40,
где Gмороженого – количество хранимого мороженого мяса, тонны;
M – производительность мясокомбината, тонн/сутки;
40 – вместимость камер хранения мороженого мяса - сменный запас.
Gмороженого = 36 * 40 = 1440 тонн.
1.2 Вместимость камеры хранение мороженого мяса, м3
Vгр мороженого = Gм / qv,
где Vгр мороженого - вместимость камер хранения мороженого мяса, м3;
qv – норма загрузки, равная 0,35 тонн / м3 .
Vгр мороженого = 1440/0,35 = 4114,3 м3 .
1.3 Грузовая площадь, занятая мороженым мясом,м2.
Fгр. = Vгр. / hгр. ,
где Fгр. – Грузовая площадь, м2;
hгр. = 5,0 метров – грузовая высота, м.
Fгр. = 4114,3 / 5,0 = 823 м2.
1.4 Строительная площадькамер хранения мороженого мяса, м2
Fстр зам = Fгр / βF,
где Fстр зам - строительная площадькамер хранения мороженого мяса, м2 ;
βF = 0,75 – коэффициент использования площади.
Fстр зам = 823 / 0,75 = 1097 м2.
1.5 Определение количества строительных прямоугольников камер хранения мороженого мяса, шт
Один блок принимаем равным 15 * 6 м ( 90 м2 ).
n = Fстр зам / 90,
где n – количество строительных прямоугольников камер хранения мороженого мяса;
90 – площадь одного строительного прямоугольника, м2 .
n = 1097 / 90 = 12 шт.
Определение размеров камер хранения охлажденного мяса.
2.1 Вместимость камеры хранение охлажденного мяса
G охл = 8 * 36,
где G охл - вместимость камеры хранение охлажденного мяса, тонн
8 – камер хранения мороженого мяса - сменный запас;
36 – производительность мясокомбината, тонн/смену.
G охл = 8 * 36 = 288, тонн.
2.2 Норма загрузки для камер хранения охлажденных грузов
V= G/0.25,
V= 288/0.25=1152 м3;
2.3 Расчет грузовой площади
Fгр.= V/H,
где Н – высота камеры, H=5 м,
Fгр.=1152/5=230,4
2.4 Расчет строительной площади
Fстр= Fгр./0,75
где Fстр. охл - строительная площадькамер хранения охлажденного мяса, м2 ;
0,75 – норма загрузки камеры, отнесенная к 1 м2 строительной площади камеры , тонн/ м2
Fстр. охл = 1152 / 0,7м5 = 307,2 м2 .
2.3 Определение количества строительных прямоугольников камер хранения охлажденного мяса, шт.
n = Fстр охл / 72,
n = 307,2 / 72 = 4 шт.
Определение размеров камер замораживания мяса.
3.1 Строительная площадькамер замораживания мяса, м2
F'стр зам = (G зам * τц)/( qF * 24),
где F'стр зам - строительная площадькамер замораживания мяса, м2 ;
G зам = 25,2 – норма производительность камер замораживания , тонн/сутки;
τц = 32 часа – время цикла замораживания
F'стр зам = 25.2 * 32/( 0,25 * 24) = 134,4 м2.
3.2 Определение количества строительных прямоугольников для камер замораживания мяса, шт
n = F'стр зам / 72,
n = 134,4 / 72 = 2 шт.
Определение размеров камер охлаждения мяса.
4.1 Производительность камер охлаждения мяса.
G охл = 58 тонн/сутки.
4.2 Строительная площадькамер охлаждения мяса, м2
F'стр охл = (G охл * τц)/( qF * 24),
где F'стр охл - строительная площадькамер охлаждения мяса, м2
F'стр охл = (10,8 * 24)/( 0,25 * 24) = 43,2 м2
4.3 Определение количества строительных прямоугольников для камер охлаждения мяса, шт
n = F'стр охл / 72,
n = 43,2 / 72 = 1 шт
5. Суммарная строительная площадь производственных помещений холодильника, м2
∑ Fстр = Fстр зам + Fстр охл + F'стр зам + F'стр охл
∑ Fстр = 134,4+43,2+307,2+1097 = 1581,8 м2
6. Строительная площадь холодильника, м2
Fхол = ∑ Fстр / ηхол ,
где Fхол – строительная площадь холодильника, м2
ηхол = 0,8 – коэффициент использования площади холодильника
Fхол = 1581,8 / 0,8 = 1977,25 м2
7. Определение количества строительных прямоугольников площади холодильника, шт
n = Fхол / 72,
n = 1977,25 / 72 = 27 шт
II. Планировка холодильника
Под планировкой предприятия понимают размещение всех производственных и вспомогательных помещений как по горизонтали (в плане) так и по вертикали (по этажам).
Для достижения наибольшего эффекта рациональности при планировке придерживаются следующих принципов:
Планировка должна соответствовать принятой в проекте схеме технологического процесса.
Планировка должна способствовать уменьшению первоначальных затрат на строительство предприятия, стандартизации строительных конструкций, сокращению площадей вспомогательных помещений.
Планировка должна обеспечивать дешевую и удобную эксплуатацию предприятия за счет сокращения площади поверхности наружных ограждений (снижая тем самым объем и плотность теплопритоков) и объединения охлаждаемых помещений в единые холодильные блоки с одинаковой или близкой температурой.
III. Расчёт теплопритоков для камер Холодильника
Расчёт теплопритока для камер хранения замороженного мяса, Вт
Q хр зам = qFстр * Fстр зам ,
где Q хр зам – теплоприток для камер хранения замороженного мяса, Вт;
qFстр = 10 ч 30 Вт/ м2 – удельный тепловой поток при температуре помещения tпм = -18 оС
Q хр зам = 12*90 * 0,1 = 108 кВт.
Расчёт теплопритока для камер хранения охлажденного мяса, Вт
Q хр охл = qFстр * Fстр охл, Вт,
где Q хр охл – теплоприток для камер хранения охлажденного мяса, Вт;
qFстр = 80 ч 90 Вт/ м2 – удельный тепловой поток при температуре помещения tпм = 0 ч (-2) оС
Q хр охл = 72 * 0,8 = 57,6 кВт.
Расчёт теплопритока для камер замораживания мяса, Вт
3.1 Теплопоступления в камеры замораживания мяса, Вт;
Q= k*F*Δt
где Q– теплопоступления в камеры замораживания мяса, Вт;
k – коэффициент теплопередач ограждений Вт*м2/ К,
k = 0,22,
Δt – разность температур,
F – площадь ограждений, м2
Q= k*F*(tн-tвн)
tн = 0,6*t с.м.+0,4*t а.м. ,
где t с.м – среднемесячная температура самого жаркого месяца,
t а.м. – температура абсолютного максимума,
tн = 0,6*24,2+0,4*42=31,3 С
t вн.= -25 С
Q= 0,22*144*(31,3+25)= 1783,6 Вт= 1,786 кВт
Теплоприток от грузов
Q гр. = M *Δi *1000/ 3600 *τ,
где М- суточное поступление продуктов в камеру,
Δi – разность энтальпий, при температуре 35С разность удельной энтальпии будет равна 342,5
τ – время заморозки груза, час
Q гр.= 36*342,5*1000/3600*24= 142,7 к Вт
Теплоприток от освещения (эксплуатационный теплоприток)
q1= a * F,
где а – удельный показатель, показывает какое количество теплоты выделяется светильников, Вт/ м2
а=4,5 Вт/ м2 ( для производственных камер)
площадь камер
q1= 4,5 *144= 648 Вт= 0,648 кВт
Теплоприток от людей
q2= 350*m,
где m – количество человек,
350 Вт выделяет человек при работе,
q2= 350*2 = 700 Вт = 0,7 кВт
Теплоприток от двигателя
q3= n*1000,
где 0,7 кВт- для 1 камеры,
n- количество камер,
q3= 1000*2*0,7= 1400 Вт= 1,4 кВт
Теплоприток от открывания дверей
q4= b*F,
где b – табличная величина, Вт/м2
q4=32*144=4608 Вт=4,608 кВт
Расчет теплопритока для камеры замораживания груза, Вт
Q зам.= Q1+Q2+q1+q2+q3+q4+Q3
Q зам.= 1,783+142,7+7,356= 151839 Вт= 151,839 кВт
Расчёт теплопритока для камер охлаждения мяса, Вт
Q охл = qFстр * F'стр охл ,
где Q охл – теплоприток для камер охлаждения мяса, Вт;
qFстр = 600-900Вт/ м2 – удельный тепловой поток при температуре помещения tпм = -5 оС
Q хр зам = 72* 0,8= 57600 Вт =57,6 кВт.
5. Расчет общего теплопритока от камер
Qоб.= Qхр.зам+Qзам.+Qхр. Охл.+Qохл.
Qоб.=461,4 кВт
Результаты расчета теплопритоков сведены в таблицу 1
Назначение камеры | Температура в камере, С | Холодопроизводительность камер, т/сут | Способ охлаждения | Перепад температур у охлаждающего прибора θo, С | Температура кипения, С | Тип охлаждающих приборов | Теплоприток в камерах Q, кВт |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Хранение мороженного мяса | -18 | 1440 | Непосредственное | 10 | -28 | Воздухоохладители | 108 |
| Хранение охлажденного мяса | -2 | 288 | 10 | -12 | 144 | ||
| Заморозка | -25 | 25,2 | 10 | -35 | 151,8 | ||
| Охлаждение | -5 | 10,8 | 10 | -15 | 57,6 |
iV. расчет и подбор компрессоров и конденсаторов
Подбор компрессора
Цикл работы холодильной машины
tконд.= tw1+ Δt
tw1= tа.м.+ Δt,
где Δt – температура при охлаждении, равна 6 К,
tа.м.- температура абсолютного максимума,
tw1= 42+6= 48 С,
tконд.= 48+6= 54 С
P0=95 кПа - начальное давление в камерах при t= -35 С,
Pконд.= 2700 кПа, давление при конденсации
Pконд/ P0≥7, следовательно цикл холодильной машины двухступенчатый.
Поэтому следует рассчитать промежуточное давление,
Pпр. = √ P0* Pконд. = 506,4 кПа
| № точки | t С | P, кПа | I, кДж/кг | V, м3 |
| 1 | -35 | 950 | 1340 | 1,19 |
| 2 | 79 | 5100 | 1569 | 0,32 |
| 3 | 5 | 5100 | 1380 | 0,25 |
| 4 | 108 | 2700 | 1580 | 0,085 |
| 5 | 50 | 2700 | 360 | - |
| 6 | 5 | 5100 | 360 | 0,042 |
| 7 | 5 | 5100 | 140 | - |
| 8 | -35 | 950 | 140 | 0,159 |
Теплоприток от компрессора
Q= Qоб.* a/b,
где теплоприток от камеры замораживания груза,кВт
а=1,15
b=0,8
Q= 218,3 кВт
Удельная холодопроизводительность цикла
q1 = i1 – i8
где q1 – удельная производительность цикла,
i1,4 – энтальпии точек 1 и 8 соответственно, [кДж/кг]
qo = 1340– 140 = 1200 , кДж/кг
Расчет массы пара, всасываемой в компрессор
Ма1 =Qo / qo
Qo – холодопроизводительность компрессора
Ма1 =218,3 / 1200 = 0,18 кг/с
Ма2= Ма1* (i2-i7)/(i3-i4)
Ма2=0,18*(1569-140)/(1380-360)=0,25
Расчет действительного объема пара, всасываемого в компрессор
Vд = Ма1 * V1
Vд - действительный объем пара, всасываемого в компрессор, м3/с
V1- объём точки 1, м3/кг
Vд = 0,18* 1,19 = 0,21 м3/с
Vд2= Ма2*V3=0.25*0.25=0,06 м3/с
Объем, описываемый поршнем компрессора
Vп1 = Vд/λ,
где λ – коэффициент подачи компрессора, определяемый из графика λ = f (π)
в нашем случае примем λ = 0,85
Vп1 = 0,21/0,85 = 0,24 м3/с
Vп2=0,06/0,8=0,07
По полученному значению Vп выбираем компрессор , руководствуясь соотношением
0,95Vп ≤ ∑Vс≤1,1Vп
выбираем компрессор марки D 55-7-4
Характеристики выбранного компрессора
Теоретическая подача, м3 : для нижней ступени 0,125
для верхней ступени 0,042
Мощность двигателя, кВт 55
Габаритные размеры
Длинна , мм 2500
Ширина, мм 1330
Высота, мм 1290
Масса, кг 2800
Количество теплоты, отводимое в конденсаторе, кВт
Qк = Mc * qk = 0,076*1310 = 100.1 кВт
Выбор компрессора для t = -20 оС
Qк = Qo*ρ/b,
где ρ – коэффициент транспортных потерь, ρ = 1,135;
b – коэффициент рабочего времени, b = 0,8;
Qк – нагрузка отводимая от конденсатора
Qк =461,4*1,3 = 599,8 кВт
Площадь теплопередающей поверхности, м2
Fконд.= Qк*1000/ k*Ө,
Где k=800 Вт/ м2*К,- для горизонтального кожухотрубного конденсатора
Ө=4,6 К- разность температурного напора
Fконд.= 162,9 м2
Выбор компрессора
Исходя из площади теплопередающей поверхности выбираем 2 конденсатора марки 125 КВН и КТГ-32
Техническая характеристика КТГ – 32
Площадь поверхности, м3 36
Длинна , мм 4430
Ширина, мм 810
Высота, мм 910
Диаметры патрубков, мм
Входящего пара 50
Выходящей жидкости 20
Вход/Выход воды 65
Масса, кг 1155
Техническая характеристика 150КВН
Площадь поверхности, м3 1506
Длинна , мм -
Ширина, мм 1700
Высота, мм 5000
Диаметры патрубков, мм
Входящего пара 100
Выходящей жидкости 50
Вход/Выход воды -
Масса, кг 4553
Расчет и подбор воздухоохладителей
Fв= Q*100/k*Ө,
где Fв- площадь воздухоохладителя, м2
Q- теплоприток в камерах, кВт
k=18 Вт/м2*К
Ө=7К
Для камер замороженных грузов
Fв=151,8*1000/18*7= 1205,2 м2
Для камер охлажденных грузов
Fв=57,6*1000/18*7=457,1 м2
Для камер хранения замороженных грузов
Fв=108*1000/18*7=857,1 м2
Для камер хранения охлажденных грузов
Fв=144*1000/18*7=1142,8 м2
Далее по площадям поверхностей подбираем воздухоохладители .
Заключение
Рассчитана холодильная установка мясоперерабатывающего завода с камерами хранения замороженного и охлажденного грузов, а также камерами охлаждения и заморозки. Определены строительные площади камер холодильника, разработана планировка промышленного здания и функциональная схема оборудования, рассчитаны теплопритоки для камер холодильника и исходя из этих расчетов, подобрано соответствующее холодильное оборудование.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Крайнев А. А., Соколов В. С. Холодильные установки: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине “Холодильная техника” для студентов спец. 270300 и 270500. – СПб: СПбГУНиПТ, 1999. – 58 с.
Лебедев В. Ф., Чумак И. Г. и др. Холодильная техника. – М.: “Агропромиздат”,1986. – 335 с.
Курылев Е. С., Герасимов Н. А. Холодильные установки. – Л.: “Машиностроение”, 1980. – 622 с.