Проект холодильной установки распределительного холодильника

Из-за наличия в системе неконденсирующихся газов ухудшается энергетическая эффективность холодильной машины, так как снижаются коэффициенты теплопередачи в аппаратах, повышается давление конденсации и увеличивается расход энергии на сжатие пара хладагента в компрессоре. Для удаления попадающего в холодильную систему воздуха устанавливают воздухоотделитель /3, с.357/.

По назначению ресиверы делятся  на: линейные, циркуляционные и дренажные. Назначением линейного ресивера является освобождение конденсатора от жидкого хладагента и обеспечение равномерной подачи его на регулирующую станцию. Выбор типа линейного ресивера существенного значения не имеет. Применяют только ресиверы проходного типа горизонтального исполнения промсосуда. Линейный ресивер является общим элементом для холодильной установки, и количество их должно быть минимальным.

Циркуляционные ресиверы применяют  в насосных, циркуляционных схемах подачи хладагента в испарительную систему. Этот ресивер обеспечивает устойчивую работу аммиачных насосов. Узел циркуляционного ресивера может иметь несколько вариантов исполнения: горизонтальный циркуляционный ресивер не выполняющий функции отделения жидкости, он дополняется устанавливаемым над ним отделителем жидкости; вертикальный циркуляционный ресивер выполняющий функцию отделителя жидкости; горизонтальный циркуляционный ресивер, совмещающий функции отделителя жидкости.

Дренажные ресиверы предназначены  для выпуска в них жидкого  хладагента при ремонте основных аппаратов и оттаивании снеговой шубы с батарей непосредственного испарения.

Компаундный ресивер может выполнять  функции линейного, циркуляционного  и дренажного ресиверов, промсосудов и отделителя жидкости.

Целевое назначение установки определяет выбор вида хладоснабжения (централизованное, децентрализованное), способа охлаждения (непосредственный, косвенный), типа компрессорного агрегата (поршневой, винтовой, аммиачный, хладоновый, с автоматически изменяемой или неизменяемой производительностью).

Расчетный режим работы холодильной установки (температуры кипения и конденсации хладагента, охлаждающей воды, хладносителя на выходе из испарителя; давления кипения, конденсации, промежуточное) определяет выбор марки агрегата (высоко-, средне- и низкотемпературный, одно- и двухступенчатый) и вида схемы установки (традиционная, компаундная). Границей применения одноступенчатых агрегатов считают отношения давлений конденсации и кипения π=5÷7. компаундную схему предпочтительней выбирать для условий, при которых требуется компактность и высокий уровень автоматизации и надежности /2, с.80/.

При регулировании холодильной  установки стремятся поддерживать оптимальный режим ее работы, под которым следует понимать не только наиболее экономичный режим, но и безопасный и обеспечивающий долговечность оборудования. Достигается он установлением и поддержанием оптимальных перепадов температур между средами в теплообменных аппаратах, оптимального перегрева пара на всасывающей стороне и определенной температуры перегрева на нагнетательной стороне компрессора.

Современное аммиачное холодильное оборудование. Что касается качества, то сегодня промышленное аммиачное холодильное оборудование существенно отличается от того, которое использовалось на советских предприятиях. Современные холодильные камеры, воздухоохладители и холодильные агрегаты сегодня способны экономить заметно большее количество электроэнергии в зависимости от режима работы, например, регулируя производительность холодильного агрегата или используя высококачественную изоляцию. Кроме того, в современных холодильных агрегатах используются технологии, позволяющие обеспечивать значительно меньший уровень шума в производственных помещениях, вызванный работой агрегатов. На сегодняшний день на рынке представлено различное промышленное аммиачное холодильное оборудование, позволяющее решать любые, даже самые сложные задачи, связанные с получением холода.

 

2 Выбор функциональной схемы холодильной установки

Зная климатические характеристики г. Ловозеро определим температуру конденсации /6, с.285/:

 (2.1)

где t_в2 - температура воздуха на выходе из конденсатора , определяется по формуле /6, с.285/:

                                                                                       (2.2)

где t_в1 - температура воздуха на входе в конденсатор,

Температура воздуха  на входе в конденсатор для  воздушного конденсатора принимается  равной наружной расчетной температуре  которая находится по формуле /2, с.88/:

       , (2.3)

где  - средняя температура самого жаркого месяца, =13 /9, с.46/

       - максимальная температура, когда-либо наблюдавшаяся в данной местности, =34 /9, с.30/

Воспользовавшись формулами (2.1)-(2.3) найдём температуру конденсации:

;

                                               ;

                                                        

По температурам конденсации и кипения находим соответственно давления конденсации и кипения по таблице насыщенного аммиака /8/:

Для выбора цикла холодильной установки необходимо определить отношение давлений конденсации и кипения хладагента π /2, с.84/:

                                                   

,                                         (2.4)

                                               

                                              

 

Принимаем многоступенчатое сжатие, так как π ₁>8 /2, с.81/.

Находим промежуточное  давление Р_пр., МПа

Составляем функциональную схему холодильной установки  для распределительного холодильника.

Выбираем компаундную  схему, так как Р_пр=Р_о1 и предпочтительней выбирать для условий, при которых требуется компактность и высокий уровень автоматизации и надёжности, так же с компаундным ресивером и с насосным способом подачи аммиака в испарительную систему. Функциональная схема холодильной установки показана на рисунке 2.1.

 

1 – компрессор высокой ступени; 2 – конденсатор; 3 – линейный ресивер;

4 – дроссельный вентиль; 5 – циркуляционный ресивер; 6 –  компрессор низкой ступени; 7 – компаундный ресивер; 8 – аммиачный насос

Рисунок 2.1 – Функциональная схема холодильной установки

 

По нагнетательному  трубопроводу пар поступает в конденсатор 2. Образовавшаяся жидкость по сливному трубопроводу стекает в линейный ресивер 3. Жидкий х/а из линейного ресивера, дросселируясь в регулирующем вентиле 4 до давления Р₀₁, поступает в компаундный ресивер 7, затем дросселируясь второй раз в регулирующем вентиле 4 до давления Р₀₂, поступает в циркуляционный ресивер 5. Из циркуляционного и компаундного ресиверов жидкий х/а насосами 8 подается на охлаждающие приборы (испаритель и батареи соответственно), откуда парожидкостная смесь,образовавшаяся в результате испарения жидкого х/а, сливается обратно в циркуляционный и компаундные ресивера, в которых фазы разделяются. Компрессор низкой ступени 6 отсасывает из циркуляционного ресивера пар и нагнетает его компаундный ресивер под слой жидкого х/а, где последний борбатируется и охлаждается. Компрессор высокой ступени 1 всасывает пар из компаундного ресивера и нагнетает его в конденсатор. Цикл повторяется.

 

3 Расчет и подбор холодильного оборудования                                            

3.1 Расчёт цикла  холодильной установки

Перегрев пара во всасывающем трубопроводе компрессора нижней ступени /6, с.104 /. Принимаем .

Перегрев пара во всасывающем  трубопроводе компрессора верхней  ступени /6, с.104 /. Принимаем .

         Схематически цикл приведен на рисунке 3.1, а его построение представлено в приложении А.

Рисунок 3.1 Изображение  цикла в lnp-h диаграмме

 

Параметры узловых точек цикла даны в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 – Параметры узловых точек цикла

№ точки	P,МПа	t,0С	h,кДж/кг	υ,м3/кг
1”	0,085	-37	1415	1,322
1	0,085	-22	1421	1,421
2	0,361	72	1644	0,493
3”	0,361	-5	1455	0,362
3	0,361	5	1482	0,379
4	1,555	120	1718	0,12
5’	1,555	40	380	-
6	0,361	-5	380	0,080
6’	0,361	-5	178	0,00154
7	0,085	-37	178	0,135
7’	0,085	-37	37	0,00145

 

Найдем удельную холодопроизводительность второй ступени,

                                            

,                    (3.1)

.

Найдем удельную холодопроизводительность первой ступени,

                                                ,                     (3.2)

.

3.2 Подбор компрессоров

3.2.1 Подбор компрессорных агрегатов низкой ступени.

Подбор компрессоров осуществляем по требуемой объёмной производительности, по методике предложенной в /7, с. 71/

Требуемая массовая производительность компрессора низкой ступени определиться по формуле:

                                               (3.3)

где – коэффициент транспортных потерь низкой ступени.

Для непосредственного охлаждения равен при t₀₂ =-37⁰C /2, с. 80/.

Тогда  по формуле (3.3) находим:

Степень сжатия от давления до давления :

                                           .

Принимаем коэффициент  подачи по /3,с.176/ в зависимости от π_н,

Находим теоретическую объемную производительность :

                                                                                  (3.4)

                                           

По значению выбираем компрессорный агрегат марки 21АН160-7-7 в количестве трех штук. Действительная объемная производительность одного компрессорного агрегата равна /1,с.8/.

Поскольку тепловая нагрузка на распределительных холодильниках в течение суток на компрессор равномерна, то необходимо учитывать коэффициент рабочего времени /1,с.303/:                                                                                                                                                                         

                                                                                                      (3.5)

                                            .

Действительная объемная производительность компрессорных агрегатов :

                                                   

                             (3.6)

.

Действительная массовая производительность компрессорных  агрегатов :

             (3.7)

.

Найдем действительную холодопроизводительность компрессорных  агрегатов , кВт:

                                             

                                        (3.8)

 кВт.

Теоретическая мощность , кВт /2, с. 233/: