- •Методическое пособие к расчетно-графической работе и практическим занятиям по дисциплине «Холодильная техника и технология»
- •Введение
- •1 Проектирование стационарной холодильной камеры
- •2 Требования к стационарным холодильным камерам
- •3 Расчет емкости холодильной камеры
- •4 Расчет грузовой площади холодильной камеры
- •5 Расчет строительной площади холодильной камеры
- •6 Теплотехнический расчет стационарной холодильной камеры
- •7 Процесс передачи тепла через конструкции зданий
- •8 Основы расчета отдельных элементов холодильных машин
- •8.1 Конденсаторы
- •8.2 Испарители рассольные
- •8.3 Охлаждающие батареи
- •8.4 Тепловая изоляция холодильных камер
- •8.5 Калорический расчет охлаждаемого помещения
- •8.6 Теплоприток через ограждения
- •8.7 Теплоприток от охлаждаемых продуктов
- •8.8 Теплоприток с наружным воздухом при вентиляции
- •8.9 Эксплуатационные теплопритоки
- •9 Задание
- •(Снип 2.11.02-87 холодильники)
- •Список литературы
- •Вопросы к зачету по дисциплине «Холодильная техника и технология»
7 Процесс передачи тепла через конструкции зданий
Воздушная среда производственных помещений пищевых предприятий мясной, молочной и рыбной промышленности подвержена различным изменениям: охлаждению, нагреванию, загрязнению газами, парами, пылью и неприятными запахами.
Потери тепла в зданиях происходят через все ограждающие конструкции зданий — наружные и внутренние стены, перекрытия, покрытия, полы, окна, фонари, двери, ворота. Кроме того, помещения охлаждаются холодным наружным воздухом, проникающим через открываемые ворота, двери, окна, технологические проемы, неплотности в ограждающих конструкциях (в том числе в результате инфильтрации).
Для искусственного поддержания температуры воздуха в помещении осуществляют отопление помещения приборами различных конструкций. При этом необходимо предусмотреть использование тепла, выделяемого технологическим оборудованием, сырьем и другими источниками.
При теплопередаче через ограждающие конструкции происходят следующие процессы: восприятие тепла воздуха помещения внутренней поверхностью ограждающих конструкций Qв; передача тепла через материал ограждающей конструкции от внутренней поверхности к наружной Qп; отдача тепла наружной поверхностью ограждающей конструкции в атмосферу Qо.
Изменение температур, соответствующее этим явлениям в ограждающих конструкциях из однородных материалов, представлено на рисунке 7.1.
Q
Рисунок 7.1 – Кривая характеризующая изменение температуры в однородных ограждающих конструкциях
Восприятие тепла. Тепло воздуха помещения, имеющего температуру tв, воспринимается более холодной поверхностью стены с температурой , (конвективный теплообмен). Процесс восприятия тепла характеризуется криволинейным отрезком . Мощность теплового потока Qв в Вт можно определить по формуле:
где αв, — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2°С); F— площадь поверхности конструкции, м2.
Коэффициент αв характеризует мощность теплового потока, воспринимаемого 1 м2 поверхности ограждающей конструкции при разности температур между воздухом помещения и поверхностью ограждения, равной 1°С.
Расчет температуры в многослойной наружной стене и построение графика ее распределения.
где tв – температура внутри холодильной камеры, °С;
tн – наружная температура воздуха, берется согласно СНИП «Строительная климатология» для самого жаркого месяца, °С [3];
Rст – требуемое сопротивление теплопередачи наружной стены, определяется согласно СНИП «Холодильники», м2·°С/Вт [1].
αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, Вт/ м2°С
- толщина 1 –го слоя наружной стены, м
- коэффициент теплопроводности наружной стены, Вт/м°С
Все последующие слои находятся аналогично
График строится в зависимости от δ, мм и t °С.
Рисунок 7.2 – График распределения температуры
в многослойной наружной стене.
8 Основы расчета отдельных элементов холодильных машин
8.1 Конденсаторы
Количество тепла, проходящее через поверхность теплообмена конденсатора за единицу времени (тепловая нагрузка) может быть определено из уравнения:
где - холодопроизводительностъ с учетом теплопритоков в трубопроводах, кВт;
φ- коэффициент, учитывающий теплопритоки в трубопроводах от работы насосов: при рассольной системе ; при непосредственном испарении
Nі- индикаторная мощность компрессора, кВт.
Поверхность теплообмена конденсаторов изготавливается как из гладких, так и из оребренных труб. Для аммиачных конденсаторов наиболее часто применяются гладкие трубы, для фреоновых – оребренные (рисунок 8.1).
Для гладких труб
где - коэффициент теплопередачи;
l- длина труб конденсатора;
- средняя разность температур между рабочим веществом и охлаждающей средой;
λ – коэффициент теплопроводности материала труб;
- внутренний и наружный диаметры труб;
- коэффициенты теплоотдачи от внутренней и от наружной поверхности труб.
Для оребренных труб
где - тепловая нагрузка конденсатора;
- площади внутренней и наружной поверхностей трубы;
- коэффициенты теплоотдачи от внутренней и от наружной
поверхностей;
δ-толщина стенок трубы.
Рисунок 8.1 -–Часть стенки оребренной трубы и основные обозначения
Удельные тепловые нагрузки внутренней и наружной поверхности соответственно будут равны
Обозначим:
где ; - коэффициент теплопередачи, отнесенный к внутренней поверхности трубы;
- коэффициент теплопередачи, отнесенный к наружной поверхности трубы.
Коэффициенты теплоотдачи определяются по известным критериальным уравнениям.
Расчетные уравнения будут иметь следующий вид;
Поверхность теплообмена может быть определена как
где - удельная тепловая нагрузка на поверхности
Для приближенных расчетов можно использовать практические данные, которые приведены на рисунке 8.2 и в таблице 8.1
Рисунок 8.2 -–Зависимость коэффициента теплопередачи аммиачного горизонтального кожухотрубного конденсатора от скорости воды в трубах
Таблица 8.1 -–Примерные значения коэффициентов теплопередачи и удельных тепловых нагрузок конденсаторов
Тип конденсатора |
Коэффициент теплопередачи,кВт/м²град |
Удельная тепловая нагрузка, Вт/м² |
Средняя разность температур, |
Аммичные |
|
|
|
Кожухотрубные вертикальные |
900 - 1000 |
4700 –5200 |
5-6 |
Кожухотрубные горизонтальные |
900 - 1000 |
4700 - 5200 |
5-6 |
Элементные |
900 - 1000 |
4700 - 5200 |
5-6 |
Оросительные |
700 - 900 |
4000 - 4700 |
5-6 |
Испарительные |
500 - 700 |
1400 - 2300 |
3 |
Фреоновые |
|
|
|
Кожухотрубные и кожухозмеевиковы е |
400 – 470 |
3000 - 4000 |
7-10 |
С медными ребристыми трубами |
30 - 35 |
230 - 300 |
8-10 |
Змеевиковые |
|||
Оребренные |
|||
Воздушного охлаждения |
Значения фреоновых конденсаторов приведены в расчете на внешнюю поверхность,
Расход охлаждающей среды в конденсаторе (воды Gр в кг или воздуха Vp в м3) можно определить из уравнений:
где - плотность охлаждающей среды;
- удельная теплоемкость среды;
- конечная и начальная температуры.
Практически вода в конденсаторе при:
прямом водоснабжении 5 - 6°С (иногда 8 –10 °С);
оборотном водоснабжении 2-5°С.
Температура воды, выходящей из конденсатора, на 2-3 °С ниже температуры конденсации холодильного агента,
В воздушных конденсаторах воздух нагревается на 5-6 °С, выходит с температурой на 8-10 °С ниже температуры конденсации.