Проект рефрижераторного контейнера

b – ширина паллета, м;

 – рекомендуемая  высота загрузки паллета [2], м;

 

Вместимость продукта без упаковки и паллетов:

Gп =  Vп* = 1,62*1050*16 = 27216кг.

n – количество паллетов.

 

4. Расчёт тепловых мостов

Конструкция разбивается не теплопроводными перегородками, поток при этом направлен в зоне швеллера в виде окружностей, но на самом деле траектория потока намного сложнее.

Выбираем швеллер №6,5 в качестве каркаса [3].

Схематичное изображение тепловых мостов.

Рисунок 1.

1. Зона под ребром,
2. Зона кругового потока под швеллером,
3. Зона под швеллером,
4. Зона кругового потока под изоляцией,
5. Зона под простой изоляцией,

Для каждой зоны определяем теплопроходимость:

Rmax = 2*h/П – максимальный радиус дуги теплового потока,

b = 65мм. – длина швеллера,

h = 36 мм. – высота ребра,

t = 7,2 мм. – толщина полки,

s= 4,4 мм – толщина стенки швеллера,

a = 3 мм -толщина стенки контейнера,

Н=100 мм – толщина теплоизоляционного слоя,

i=64 мм – толщина теплоизоляционного слоя под ребром швеллера,

hII = b – s = 36 – 4,4 = 31,6мм.

hIV = b = 36 мм.

Определим ширину участков каждой зоны:

S1 = t = 0,0072м.

S2 = 2*hII/П = 2*31,6/3,14 = 0,020м.

S3 = b – 2*S1 – 2*S2 = 0,065 – 2*0,0072 – 2*0,020 = 0,0106м.

S4 = 2*hIV/П = 2*36/3,14 = 0,023м.

S5 = 1016 – L – 2*S4 = 1,000 – 0,065 – 2*0,023 = 0,905м.

                     Теплопроходимость 1 зоны

K1 = S1/ ( 1/ +( +)/+ +1/)=0,0072/(1/66,6 +(6+36)/12 +0,064/0,04 + 1/10) = 0,00421Вт/к.

                     Теплопроходимость 2 зоны

K2= (2*/П ) ln(( i +h2)/i)= 2*0,04/3,14 ln((0,064+0,0316)/0,064) = 0,010 Вт/к.

                     Теплопроходимость 3 зоны

K3 = S3/(1/ + (2*+s)/ +–s)/ +1/) = 0,0106/(1/66,6 + (2*0,003 + 0,0044)/12 +(0,1 – 0,0044)/0,04 + 1/10) = 0,00423 Вт/к.

                     Теплопроходимость 4 зоны

K4 = (2*/П)ln(( i + h)/i) = 2*0,04/3,14*ln(64 + 36)/64) = 0,026 Вт/к.

                      Теплопроходимость 5 зоны

K5 = S5/(1/ + (2*)/ + / + 1/) = 0,905/(1/66,6 + 2*0,003/12 + 0,1/0,04 + 1/10) = 0,346 Вт/к.

   Средний коэффициент теплопередачи ограждения:

Kcp =( 2*K1+ 2*K2 + K3 + 2*K4 + K5)/1016 = 0,00842 + 0,02 + 0,00423 + 0,052 + 0,346 = 0,423 Вт/м2 К.

 

3  Тепловой  расчет

1. Теплоприток от окружающей среды

 

Теплоприток от окружающей среды включает теплопритоки, обусловленные солнечным тепловым излучением [4]:

 

и через ограждения:

 

где k= 0,423 Вт/к – средний коэффициент теплопередачи с учётом влияния тепловых мостов.

 – избыточная разность температур, вызванная солнечным тепловым излучением, оС; для вертикальных поверхностей , для горизонтальных  [1];

 – длительность  действия солнечной радиации, ч/сутки; принимаем

 – температура  воздуха с наружной стороны  ограждения, +30оС;

 – температура  воздуха в полуприцепе, - 20 оС.

, [4]

 где  – Средняя площадь поверхности ограждения контейнера, м2;

 – Площадь  наружной поверхности контейнера, м2;

 – Площадь  внутренней поверхности контейнера, м2;

 

 

 

 

Теплоприток от солнечной радиации  к охлаждаемому объему контейнера:

 

 

 

Теплоприток через ограждение:

 

 

2.  Теплоприток вследствие инфильтрации воздуха

 

где n – коэффициент, указывающий, какая доля объема воздуха в охлаждаемом объеме контейнера сменяется за 1 час (определяется экспериментально, рекомендовано n=0.8);

 – внутренний  объем контейнера, м3;

, – энтальпии наружного воздуха и воздуха в контейнере, кДж/кг;

 – плотность  воздуха, кг/м3.

  при t = 30 oC,  [6]

кДж/кг – энтальпия наружного воздуха при +30 oC        [7]

 кДж/кг – энтальпия воздуха в контейнере при -20 oC  [7]

 

3.3 Теплоприток  при открывании дверей

 

Qдв=q(tн – tпм),

где q =85Вт/к – удельный расход холода при открывании дверей.

= 20 мин. – длительность  нахождения двери открытой.

= 8 ч. – время за которое необходимо отвести теплоприток.

Qдв = 85( 30 – ( - 20 )*20/60*8 = 177,1 Вт/к

 

3.4 Суммарный наружный теплоприток

 

Увеличиваем наружный теплоприток на 10% для компенсации не учтенных теплопритоков, от которых зависит наружный теплоприток, а также для учета других факторов (неоднородность структуры пенополиуретана, тепловых мостиков и др.):

 

3.5  Теплота, аккумулируемая грузом и его упаковкой

 

          п*Cп + Gy*Cy + Gд*Сд)

  – теплоприток от продукта, Вт;

Gп – масса груза, без упаковки и паллетов, кг;

Gп = 27216кг.

, – удельная  теплоемкость груза (рыба замороженная), ; [2]

Gy – масса упаковки, кг.

Gy = 0,1*Gп = 0,1*27216 = 2721,6кг.

Сy = 1,67 кДж/кг  – удельная теплоёмкость упаковки [ПХУ прил. 30]

Gд – масса паллетов.

Gд = m*n = 20*16 = 320кг.

Сд = 2,51 кДж/кг  - удельная теплоёмкость деревянных паллетов.

 – время, необходимое  для понижения температуры продукта на ;

 

- разность начальной  и конечной температуры продукта, oC; принимаем

(27216* + 2721,6*1,67 + 320*2,51)*5/3,6*8 = 15179 Вт.

6.  Теплоприток, вызванный аккумулированием теплоты конструкциями контейнера и изоляцией

 

 =Wк – водяной эквивалент кузова, кДж/к.

Мi – масса стали , изоляции   и масса каркаса из швеллера    контейнера, кг;

сi – удельная теплоемкость стали , изоляции   и швеллеров контейнера, );

 – разность температур, на которую необходимо охладить контейнер, oC; принимаем

- время, за которое необходимо  охладить полуприцеп, ч

,

 где  – масса стальных листов, кг; (изготовлены из стали 12Х18Н9, толщиной 3 мм.)

  – масса  изоляции, кг;

  - масса каркаса  из  швеллера, кг.

= -  удельная теплоемкость стальных листов [6] 

= - удельная теплоемкость пенополиуретана[6]

= 460удельная теплоёмкость швеллера N6,5. ( сталь Ст3)

 

где  L = суммарная длинна всех швеллеров.

m = 5,9кг. – масса одного погонного метра.

Принимаем расстояние между швеллерами 1 метр, тогда необходимо:

22 швеллера длиной 2,438м.

22 швеллера длиной 2,591м.

4 швеллера длиной 11,192м.

Общая длина: L = 22*2,438 + 22*2,591 + 4*11,192 = 155,4м.

,

 где – объем стальной обшивки м3,

 кг/м3 – плотность стальной обшивки; [6]

,

 Где   кг/м3 – плотность изоляции (пенополиуретан), [ 6 табл. 110, стр. 208 ]

– объем изоляционного слоя пенополиуретана;

  - - - ,

где наружный объём приходящийся на охлаждаемую часть кузова,

- внутренний объём  холодильной камеры,

- объём занимаемый  швеллерами, приходящийся на охлаждаемую часть кузова,

=( L – 1,016)*H*B = (12,192 – 1,016)*2,438*2,591 = 70,6

где ( L – 1,016) – длина рефрижератора без машинного отделения,м.

H, B – ширина и длина рефрижератора,м.

= Lвн*Hвн*Bвн = 10,964*2,226*2,329

где _ Lвн,Hвн,Bвн – внутренние размеры кузова,м.

= 155,4*5,9 = 916,86кг.

= = 916,86/7850 = 0,117

где плотность швеллера кг/м3.

 

70,6 – – – 0,117 = 12,906

 

 

 

7.  Общий теплоприток

 

 

= 0 , так как  продукт замороженный, Вт.

 – теплоприток  от вентиляторов воздухоохладителей, Вт.

Ориентировочно принимаем величину тепла, выделяемого вентиляторами внутри контейнера равной 10% от величины теплопритоков из окружающей среды: = 0,1 = 0,1* = 497,475 кВт.

4. Теплоотвод от контейнера в режиме работы "тепловой насос"

Теплоотвод из изолированного объема контейнера в окружающую среду осуществляется за счет теплопередачи через стены контейнера и за счет инфильтрации воздуха.

1. Теплоотвод через ограждение

 

[2],

где – теплоотвод через стены полуприцепа,

 – температура  наружного воздуха принимаем;

 – температура  воздуха в контейнере.

 

2. Теплоотвод вследствие инфильтрации воздуха

 

 

где – плотность наружного воздуха при -30 oC [6]

 кДж/кг - энтальпия наружного воздуха при -30 oC,  [7]

 кДж/кг - энтальпия воздуха в полуприцепе при +12 oC,  [7]

 

4.3 Теплопотери при открывании дверей

Qдв=q(tн – tпм),

где q =85 Вт/к – удельный расход холода при открывании дверей.

= 20 мин. – длительность нахождения двери открытой.

= 8 ч. – время за которое необходимо отвести теплоприток.

Qдв = 85( 12 – ( - 30 )*20/60*8 = 148,75 Вт.

4.  Суммарные  теплопотери

Увеличиваем  теплоотвод из контейнера на 10% для создания запаса на случай непредвиденного изменения параметров, от которых зависит теплоотвод, а также для учета других факторов (неоднородность структуры пенополиуретана, тепловых мостиков и др.)::

 

5.  Теплопотери, вызванные аккумулированием теплоты конструкциями контейнера и изоляцией

 

Данные для расчета используем из пункта 3.6

 

6.  Общие теплопотери.

Так как во время работы полуприцепа в режиме теплового насоса теплота от вентиляторов воздухоохладителей будет поступать в изолированный объем полуприцепа, то вычтем из суммарных теплопотерь теплоту вентиляторов.

 

5. Подбор оборудования

5.1Подбор компрессорного агрегата

Подбор компрессорного агрегата осуществляем по теоретической объемной подаче

По общему теплопритоку определяем расчетную холодопроизводительность:

 

 – суммарный теплоприток, кВт;

a – коэффициент, учитывающий потери  во всасывающем трубопроводе, принимаем a=1,05 [2];

b – коэффициент рабочего времени  для малых холодильных установок, b= [2]; выбираем b=0,8.

 

Определяем температуру конденсации и температуру кипения для воздушных теплообменных аппаратов, [2]:

(tw1+tw2)/2 +ϴквозд

 

где =(10 15) – перепад температур между средами для воздушных теплообменных аппаратах.

tw1=tн=+30 Температура окружающей среды

tw2= tw1+=30+10=40

(30+40)/2 +10=45

 

Строим цикл с одноступенчатым сжатием, перегревом на всасывании и переохлаждением жидкости после конденсатора (см. приложение 1), и по нему определяем энтальпии.

                                                                      

 

 

 

 

Таблица 3.

                           Параметры узловых точек цикла

	1	1''	2	3’	3	4	4’
	-8	-32	71	45	35	-30	-30
	0,2	0,2	2,05	2,05	2,05	0,2	0,2
	0,112	-	-	0,0012	-	-	-
	370	361	423	272	256	253	160

Принимаем tвспол=7, т.к есть перегрев в испарителе при наличии ТРВ. ТРВ работает за счёт перегрева парообразного хладагента на выходе из испарителя.

Принимаем tпервр=10- включает в себя перегрев в рекуперативном теплообменнике, вредный перегрев на всасывании, образуется за счёт теплопритоков во всасывающем трубопроводе, потерь на трении перед перед всасыванием в компрессор, при .