МУ практика ЭНУ 2110ок
.pdfконце процесса аккумулирования холода ак = −20 , время работы холодильной установки р = 22 ч в сутки .
2.2.1 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ НА ХОЛОДИЛЬНУЮ УСТАНОВКУ
Тепловая нагрузка на холодильную установку является величиной переменной и зависит от режима работы потребителя холода. На основе данных таблицы 3 (графика работы тренировочного катка), в соответствии с вариантом задания, необходимо построить график изменения тепловой нагрузки Q, кВт, в течение суток. Для построения графика изменения тепловой нагрузки на холодильное оборудование в течение суток в соответствии с графиком работы предприятия целесообразно заполнить таблицу 4 распределения тепловой нагрузки Q, кВт, по часам суток.
Учитывая совпадение и несовпадение во времени тепловой нагрузки на холодильную установку от различных потребителей холода в разном режиме работы предприятия, определяют распределение суммарной тепловой нагрузки по часам суток. По полученным итоговым данным таблицы 4 строят график изменения тепловой нагрузки на холодильную установку тренировочного катка Q, кВт, в течение суток.
В данной задаче имеется один потребитель искусственного холода – ледяное поле (кондиционируемый воздух) тренировочного катка. На рисунке 2 на примере варианта 0 показано, как примерно должен выглядеть график изменения тепловой нагрузки на холодильную установку. Величина тепловой нагрузки должна соответствовать варианту задания, определяться расчетом и совпадать с итоговыми данными таблицы 4.
11
Таблица 3 – График работы тренировочного катка
Время работы |
|
Режим работы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
потребителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
|
6 |
|
|
|
7 |
|
|
8 |
9 |
|
|
|
10 |
||||||||||
холода, п, ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловая нагрузка, Q, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
8:00 – 12:00 |
|
|
Тренировка |
|
100 |
350 |
|
|
120 |
|
|
150 |
|
175 |
|
200 |
|
|
230 |
|
|
|
260 |
|
|
280 |
300 |
|
|
320 |
|||||||||||||||||
12:00 – 15:00 |
Массовое катание |
|
450 |
300 |
|
|
375 |
|
|
390 |
|
280 |
|
500 |
|
|
320 |
|
|
|
350 |
|
|
475 |
410 |
|
|
430 |
|||||||||||||||||||
15:00 – 18:00 |
|
|
Тренировка |
|
250 |
200 |
|
|
130 |
|
|
180 |
|
225 |
|
310 |
|
|
300 |
|
|
|
280 |
|
|
380 |
330 |
|
|
350 |
|||||||||||||||||
18:00 – 22:00 |
Массовое катание |
|
500 |
575 |
|
|
400 |
|
|
480 |
|
350 |
|
450 |
|
|
380 |
|
|
|
410 |
|
|
520 |
550 |
|
|
475 |
|||||||||||||||||||
22:00 – 8:00 |
|
Простой катка |
|
|
50 |
35 |
|
|
60 |
|
|
55 |
|
65 |
|
|
70 |
|
|
|
75 |
|
|
|
45 |
|
|
40 |
80 |
|
|
|
85 |
||||||||||||||
Таблица 4 – Распределения тепловой нагрузки на холодильное оборудование Q, кВт, по часам суток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Режим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время р , ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
8 |
|
9 |
|
10 |
11 |
12 |
|
13 |
|
14 |
|
15 |
16 |
17 |
18 |
|
19 |
20 |
|
21 |
|
|
22 |
|
23 |
24 |
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
4 |
5 |
|
6 |
|
7 |
||||||||
работы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловая нагрузка, Q, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Тренировка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Массовое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
катание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тренировка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Массовое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
катание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Простой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
катка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИТОГО: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12
Рисунок 2 – График изменения тепловой нагрузки на холодильную установку тренировочного катка Q, кВт, в течение суток (величина нагрузки указана в соответствии с вариантом 0 таблицы 3)
2.2.2 РАСЧЕТ ЕМКОСТНОГО АККУМУЛЯТОРА ХОЛОДА
Суммарная суточная потребность в холоде Qсутx , кВт ∙ ч, |
рассчитывается по |
формуле |
|
Qсутx = ∑ =1 (Qi ∙ τi), |
(34) |
где Qi – постоянная тепловая нагрузка в течение i-того интервала времени,
кВт;
τi – длительность i-того интервала времени, ч.
Средняя расчетная холодопроизводительность холодильной установки катка
, кВт:
|
|
|
|
|
= |
Qxсут |
, |
|
|
|
|
|
|
(35) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где р – |
время работы установки, ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Количество холода, которое необходимо |
аккумулировать Qak, кВт ∙ ч, |
||||||||||||||||
определяем по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
= ∑ |
|
( |
− |
|
) ∙ |
|
, |
(36) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вместимость жидкостного бака |
аккумулятора |
V , м3, |
определятся по |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ak |
|
|
|
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vak |
= |
|
|
|
Qak |
|
, |
|
|
|
|
(37) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
ρs∙Cs(ts1−tak) |
|
|
|
|
|
||||||
где ρs – плотность хладоносителя, кг/м3, (приложение Б); |
|
||||||||||||||||
|
– температура хладоносителя на входе в испаритель, ; |
|
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
температура хладоносителя в |
конце процесса |
аккумулирования |
||||||||||||
ак |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
холода , .
Фактически объём бака должен быть на 5÷10% больше расчетного значения, т.к. необходимо учесть количество хладоносителя, стекающего из труб и аппаратов при остановке насосов.
13
2.2.3 РАСЧЕТ ЛЬДОАККУМУЛЯТОРА ХОЛОДА
ЗАДАЧА 3
Рассчитать и подобрать панельный аккумулятор холода для системы ледяной воды холодильной установки молокоперерабатывающего предприятия. Температура воды, идущей на производство (на входе в испаритель) tw1 = 4 0С. Температура воды, идущей с производства (на выходе из испарителя) tw2 = 1 0С.Температура льда в конце процесса аккумулирования холода tл.ак. = - 4 0С.
На основе данных таблицы 5 (графика работы системы ледяной воды предприятия), в соответствии с вариантом задания, необходимо построить график изменения тепловой нагрузки Q, кВт, в течение суток. Для построения графика изменения тепловой нагрузки на холодильное оборудование в течение суток в соответствии с графиком работы предприятия целесообразно заполнить таблицу 6 распределения тепловой нагрузки Q, кВт, по часам суток. По полученным итоговым данным таблицы 6 строят график изменения тепловой нагрузки на холодильную установку молокоперерабатывающего предприятия Q, кВт, в течение суток. Пример построения графика представлен в разделе 2.2.1. При неполном часе работы аппарата, потребление им холода учитывается пропорционально времени работы в течение этого часа.
Суммарная суточная потребность в холоде сут, кВт ∙ ч, средняя расчетная холодопроизводительность холодильной установки , кВт, и количество холода,
которое нужно аккумулировать , кВт ∙ ч, определяем по формулам 34, 35, 36. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аккумулирующие способность 1 кг льда ак, кДж/кг: |
|
|||||||||||
|
|
|
ак |
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
= С |
∙ ∆ |
|
+ + С |
л |
∙ ∆ |
(38) |
|||
|
|
|
л |
|
|
|
|
з |
л |
|
||
где |
С |
– удельная теплоемкость воды, кДж/(кг К), (приложение Б); |
||||||||||
|
∆ – диапазон изменения температуры воды от начальной температуры |
|||||||||||
до температуры замерзания, 0С; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
з – скрытая теплота замерзания воды, кДж/кг, з = 335,2 кДж/кг; |
|||||||||||
|
Сл – удельная теплоемкость льда, кДж/(кг К), (приложение Б); |
|||||||||||
|
∆ – диапазон изменения температуры льда, 0С. |
|
||||||||||
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплообменная поверхность испарителя (аккумулятора холода) |
, м2: |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
исп |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
, |
|
|
(39) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
исп |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
|
– максимальная тепловая нагрузка, кВт; |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– плотность теплового потока, кВт/м2. Для панельного испарителя |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2,3 кВт/м2 |
/1/. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По рассчитанной теплообменной поверхности подбирается марка панельного испарителя-аккумулятора (приложение В) и определяется требуемое их количество.
Исходя рекомендуемой толщины намораживаемого льда δл = 30 мм, по приложению В определяется аккумулирующая способность намороженного в
аккумуляторах льда л, кДж: |
|
|
л = л |
∙ ак , |
(40) |
где ак – количество испарителей-аккумуляторов;л – аккумулирующая способность льда, намораживаемого в одном
аппарате, кДж (приложение В).
14
Таблица 5 – График работы системы ледяной воды предприятия
Процесс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество молока, тонн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
Марка |
|
|
Произво- |
|
|
Расход |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аппарата |
|
|
дитель- |
|
|
холода |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ность, т/ч, |
|
|
Q, кВт |
|||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
|
6 |
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(емкость, т) |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1–я |
150 |
|
200 |
|
250 |
|
300 |
|
325 |
|
100 |
|
125 |
|
|
175 |
|
|
225 |
|
275 |
|
|
8.00 – 11.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Приемка |
|
смена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AI–OOЛ–25 |
|
|
25 |
|
|
|
446 |
|
|||||||||
молока |
|
2-я |
125 |
|
150 |
|
200 |
|
175 |
|
225 |
|
|
75 |
|
100 |
|
|
150 |
|
|
250 |
|
300 |
|
14.00 – 16.30 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
смена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Охлаж- |
|
1–я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в соответствии с приемкой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9.00 – 14.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
дение |
|
смена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АI–ОК– 10 |
|
|
|
10 |
|
|
|
145 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
после |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
2-я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АI–ОКЛ–15 |
|
|
15 |
|
|
|
218 |
|
||||||||
пастери- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в соответствии с приемкой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14.30 – 19.30 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
смена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
зации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хранение сырого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в соответствии с приемкой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.00 – 19.30 |
|
Я1-ОСВ-10 |
|
|
|
10 |
|
|
|
14 |
|
|||||||||||||||||||||||
молока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Хранение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
пастеризованного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в соответствии с приемкой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.00 – 19.30 |
|
Я1-ОСВ-10 |
|
|
|
10 |
|
|
|
14 |
|
|||||||||||||||||||||||
молока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Таблица 6 – Распределения тепловой нагрузки на холодильное оборудование Q, кВт, по часам суток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Марка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время р , ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
8 |
|
9 |
|
10 |
|
11 |
|
12 |
|
|
13 |
|
14 |
15 |
|
16 |
|
17 |
|
|
18 |
|
19 |
|
20 |
|
21 |
|
22 |
23 |
24 |
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
|
|||||||||||
аппарата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепловая нагрузка, Q, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
AI–OOЛ–25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
АI–ОК– 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АI–ОКЛ–15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я1-ОСВ-10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИТОГО: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Определив разницу между количеством холода, которое необходимо аккумулировать , кДж, с аккумулирующей способность намороженного в испарителях льда л, кДж, определяется дефицит д, кДж, или избыток из, кДж, аккумулированного холода.
|
= |
|
− |
|
(41) |
||
д |
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
= |
− |
|
(42) |
||
из |
|
л |
|
|
|
|
|
При дефиците холода, так как количество намороженного льда недостаточно для |
|||||||
снятия пиковой нагрузки, требуется увеличить нагрузку для подбора компрессоров. |
|||||||
При избытке холода, так как |
количество |
намороженного льда имеет |
|||||
аккумулирующую способность, которая больше требуемой для снятия пиковой нагрузки, требуется уменьшить нагрузку для подбора компрессоров.
Недостающую холодопроизводительность компрессоров вычисляют по формуле
|
|
|
|
|
||
|
∆км |
= |
|
|
|
(43) |
|
24∙3600 |
|||||
|
|
|
|
|||
Избыточную холодопроизводительность компрессоров вычисляют по формуле |
||||||
|
∆км |
= |
из |
|
(44) |
|
|
24∙3600 |
|||||
|
|
|
|
|||
Тогда расчетная нагрузка для подбора компрессора р, кВт, составит: |
|
|||||
|
р = ср ± ∆км |
(45) |
||||
Компрессоры подбираются по холодопроизводительности о, кВт, с учетом |
||||||
транспортных потерь и времени работы холодильной установки. |
|
|||||
|
|
р∙К |
|
|||
|
= |
|
ТР |
, |
(46) |
|
|
|
|
||||
|
о |
|
|
|||
|
|
|
||||
где |
КТР – коэффициент транспортных потерь. Для системы |
охлаждения |
||||
хладоносителем КТР = 1,12 /1/; |
|
|
|
|
|
|
|
В – коэффициент рабочего времени. В = р/24. |
|
||||
Определим, достаточно ли времени для намораживания льда нужной толщины. Для намораживания льда необходимо время л, с:
|
|
ак 1000∙ |
∙ |
|
|
|
1 |
|
|
||||
|
л = |
л |
л |
л |
( |
л |
+ |
м |
+ |
|
|
), |
(47) |
|
|
|
|
л |
|
|
|
||||||
|
|
|
∆ |
|
|
|
м |
|
|
|
|||
где л, |
м – удельная теплопроводность |
льда |
и металла панели испарителя, |
||||||||||
Вт/(м К), (приложение Б);м – толщина стенки панели испарителя, м. м = 0,002 м;
∆ – разница температур между температурой замерзания воды и температурой кипения хладагента, оС. В процессе намораживания льда ∆ = 10 оС;
– коэффициент теплоотдачи от поверхности намораживания к кипящему хладагенту, Вт/(м2 К). = 3000 (м2 К) /3/.
Сравнив время намораживания льда со временем, когда нагрузка ниже расчетной, делаем вывод. Если времени недостаточно или наоборот, слишком много, следует добиться равенства методом последовательных приближений, путем подбора размеров испарителя и толщины намораживаемого льда, с последующим пересчетом среднесуточной нагрузки и холодопроизводительности компрессоров.
2.3 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
ЗАДАЧА 4
Рассчитать энергетическую эффективность одноступенчатого парокомпрессионного теплового насоса с теплопроизводительностью Q, кВт, для системы отопления помещения с температурой tпм, = 20°С. В качестве источника тепла низкого потенциала
16
используется речная вода с температурой на входе в испаритель tн1,°С и на выходе из него tн2,°С. Температура воды на входе в переохладитель tв1, °С, а на выходе из конденсатора tв2, ° С. Рабочее вещество R21. Исходные данные для расчета приведены в таблице 7. Схема теплового насоса представлена на рисунке 3.
Таблица 7 – Исходные данные для расчета
Исходная |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
величина |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Q, кВт |
46,5 |
53,6 |
38,5 |
56,3 |
50,8 |
43,2 |
28,4 |
|
34,6 |
30,1 |
40,9 |
tн1, оС |
14 |
7 |
13 |
10 |
9 |
8 |
6 |
|
5 |
12 |
11 |
tн2,°С |
10 |
3 |
9 |
6 |
4 |
5 |
1 |
|
2 |
8 |
7 |
tв1, °С |
35 |
25 |
30 |
23 |
20 |
18 |
12 |
|
15 |
28 |
32 |
tв2, °С |
70 |
75 |
60 |
65 |
58 |
55 |
78 |
|
63 |
68 |
73 |
Рисунок 3 – Схема теплового насоса
Принимая конечную разницу температур в испарителе ∆tи = tо – tн2 = 2,5°С /4/,
находим температуру кипения рабочего вещества tо,°С: |
|
|
|
|||||
|
|
|
tо = tн2 + ∆и |
|
|
|
(48) |
|
|
Задаваясь конечной разницей температур в конденсаторе ∆tк = tк – tв2 = 5°С /4/, |
|||||||
определяем температуру конденсации tк, °С: |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
tк = tв2 + ∆t, |
|
|
|
(49) |
|
|
Используя h - lg p диаграмму, находим следующие параметры рабочего вещества в |
|||||||
следующих характерных точках (таблица 8). |
|
|
|
|
|
|||
|
Таблица 8 – Параметры рабочего вещества в характерных точках |
|
|
|
||||
|
Параметр |
|
|
Номер точки |
|
|
|
|
|
1// |
2 |
3/ |
4 |
5 |
|
||
|
|
|
|
|||||
|
t, |
оС |
|
|
|
|
|
|
|
р, |
Па |
|
|
|
|
|
|
|
h, кДж/кг |
|
|
|
|
|
|
|
v, м3/кг
17
Энтальпия рабочего вещества h2, кДж/кг, на выходе из компрессора при
внутреннем адиабатическом КПД компрессора ɳi= 0,8 /4/: |
|
h2а = h2 + lа/ ɳi = h2 + (h2 – h1//)/ ɳi |
(50) |
Внутренняя работа компрессора lвн, кДж / кг: |
|
lвн= h2а – h1// |
(51) |
Удельное тепловая нагрузка испарителя qо, кДж/кг: |
|
qо = h1// – h4 |
(52) |
Удельное тепловая нагрузка конденсатора qк, кДж/кг: |
|
qк = h2а – h3/ |
(53) |
Удельное тепловая нагрузка переохладителя, qпо, кДж/кг: |
|
qпо = h3/ – h4 |
(54) |
Энергетический баланс: |
|
lвн + qо = qк + qпо |
(55) |
Массовый расход рабочего вещества Ga, кг/с: |
|
Ga = Q/( qк + qпо) |
(56) |
Объемная производительность компрессора Vкм, м3/с: |
|
Vкм = Ga/v1// |
(57) |
Расчетное тепловая нагрузка испарителя Qо, кВт: |
|
Qо = Ga· qо |
(58) |
Расчетное тепловая нагрузка охладителя Qпо, кВт: |
|
Qох = Ga· qпо |
(59) |
Принимая электромеханический КПД компрессора ɳэм=0,9 /4/ определяем |
|
удельную работу компрессора lкм, кДж/кг: |
|
lкм = lвн/0,9 |
(60) |
Удельный расход электроэнергии на единицу произведенного тепла этн: |
|
этн = lкм/(qк + qпо) |
(61) |
Электрическая мощность компрессора Nэ , кВт: |
|
Nэ = Ga·lкм· |
(62) |
Коэффициент трансформации Кэ: |
|
Кэ = (qк + qпо)/ lкм = 1/ этн |
(63) |
Средняя температура низкотемпературного источника тепла Тн. ср., К: |
|
Тн.ср. = (tн1 + tн2)/2 + 273 |
(64) |
Средняя температура полученного тепла Тв. ср., К: |
|
Тв.ср. = (tв1 + tв2)/2 + 273 |
(65) |
Коэффициент работоспособности тепла τq.в: |
|
τq.в = 1 – (Тпм / Тв.ср.). |
(66) |
Коэффициент преобразования теплонасосной установки ε: |
|
ε = (qк + qпо) τq.в / lкм |
(67) |
Эффективность теплонасосной установки Е, %: |
|
Е = 100 ε |
(68) |
2.4 РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКОВ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ
ЗАДАЧА 5
Рассчитать количество бросовой теплоты холодильного агрегата бытового холодильника холодопроизводительностью Qо, кВт, и потребляемой мощностью Nэл, кВт, и оценить возможность использования ее для обогрева пола бытового помещения с температурой tпм, 0С. Исходные данные для расчета приведены в таблице 9.
18
Таблица 9 – Исходные данные для расчета
Исходная |
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
величина |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Марка холо- |
С-КО |
С-КО |
С-КО |
СТО |
С-КН |
С-КН |
СТВ |
С-КО |
С-КО |
С-КО |
дильного |
100 |
120 |
200 |
75 Н5 |
130 |
150 |
101 |
140Н5 |
160 |
175 |
агрегата |
Н5-02 |
Н5-02 |
Н5-02 |
|
Н5-02 |
Н5-02 |
Н5 |
-02 |
Н5-02 |
Н5-02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qо, Вт |
123 |
143 |
218 |
200 |
150 |
157 |
168 |
157 |
172 |
186 |
Nэл Вт |
114 |
126 |
195 |
154 |
121 |
128 |
116 |
137 |
160 |
173 |
Температура |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
воздуха, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tпм,0С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
поверхности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пола, tп, 0С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
38 |
42 |
40 |
42,5 |
39 |
41 |
44 |
43 |
37,5 |
45 |
конденсации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tк, 0С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр |
16 |
20 |
16 |
20 |
16 |
20 |
16 |
20 |
16 |
20 |
труб , d, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обогрева, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шаг труб, b, |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обогрева, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная тепловая нагрузка конденсатора Qк, Вт, (бросовая теплота холодильного агрегата):
Qк = Qо, + Nэ |
(69) |
где Nэ – эффективная мощность компрессора, Вт. |
|
Эффективная мощность компрессора Nэ, Вт: |
|
Nэ = Nэл · ɳдв |
(70) |
где ɳдв – к.п.д. электродвигателя компрессора. ɳдв = 0,9 /4/.
При известной температуре теплоносителя tк,0С плотность теплового потока q, Вт/м2, от обогреваемого теплоносителем пола, с заданной системой укладки труб, с толщиной бетонной стяжки 70 мм, покрытого керамической плиткой, для помещения с температурой воздуха tпм = 200С можно определить приложению Е /5/.
Плотность теплового потока через пол, qп, Вт/м2, также можно рассчитать по
формуле: |
|
qп = (tк – tпм)/R, |
(71) |
где R – сопротивление теплопередаче конструкции пола, м2 К/Вт, |
|
откуда можно найти сопротивление теплопередаче заданной конструкции пола: |
|
R = (tк – 20)/ q |
(72) |
Используя формулу (71) можно определить плотность теплового потока qп, Вт/м2, от обогреваемого теплоносителем с температурой tк, 0С, пола для помещения с заданной температурой воздуха tпм.
Тогда поверхность пола Fу, м2, обогреваемого бросовой теплотой Qк холодильного
агрегата: |
|
Fу = Qк/ qп |
(73) |
19 |
|
ЛИТЕРАТУРА
1Бараненко А.В. Практикум по холодильным установкам / Ю.Д. Румянцев, В.С. Калюнов. – СПб.: Изд-во «Профессия», 2001. – 304с., ил.
2ВНТП 540/697-91 Нормы технологического проектирования предприятий мясной промышленности. – М.: Гипромясомолпром, 1991.
3Сборник примеров расчетов и лабораторных работ по курсу Холодильное технологическое оборудование / М.М.Голянд, Б.Н.Малеванный, М.З.Печатников, В.Т.Плотников. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. –168 с.
4Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок
исистем кондиционирования воздуха. –М.: Агропромиздат, 1989. –223с.
5Теплые полы: теплоотдача теплого пола: http:// www. doctorpol.ru/teplye/obshhie-pricnipy/teplootdacha-teplogo-pola-tablica.html. – Дата доступа: 20.04.2019.
6Гинзбург А.С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов и материалов / А.С. Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская, В.С. Уколов. – М.: Пищевая пром-сть, 1975. – 223 с.
7Богданов С.Н. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ./ Под ред. С.Н. Богданова. 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: СПбГАХПТ,
1999. – 320 с
8Михеев М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. – М.: Энергия, 1977. – 244 с.
9Холодильные машины и аппараты: Каталог-справочник. – М.: ВНИИхолодмаш, ЦИНТИхимнефтемаш., 1986-1988.-Ч.1,2 и 3.
10Консольные насосы: особенности устройства, правила выбора и обслуживания: http://www. met-all.org/nasosy/konsolnyj-nasos-tehnicheskie-harakteristiki. – Дата доступа: 22.04.2019.
20