4842
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
П.Т.Крамаренко, И.П.Грималовская
ХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Учебно-методическое пособие
по выполнению курсовой работы по дисциплине «Холодоснабжение промышленных предприятий» для обучающихся по направлению подготовки 13.04.01. Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки
Нижний Новгород
2017
0
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
П.Т.Крамаренко, И.П.Грималовская
ХОЛОДОСНАБЖЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Учебно-методическое пособие
по выполнению курсовой работы по дисциплине «Холодоснабжение промышленных предприятий» для обучающихся по направлению подготовки 13.04.01. Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки
Нижний Новгород ННГАСУ
2017
1
УДК 628.84
Крамаренко П.Т. Холодоснабжение промышленных предприятий [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / П.Т.Крамаренко, И.П.Грималовская; Нижегор. гос. архитектур.
-строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2017. – 17 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)
Вметодическом пособии к курсовой работе показан порядок выбора исходных данных при проектировании систем холодоснабжения воздуха, рассмотрены способы получения пониженных температур, подбор оборудования холодильной установки.
Ключевые слова: холодоснабжение воздуха, хладагент, I-d-диаграмма, холодильная установка.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для курсовой работы по направлению подготовки 13.04.01. Теплоэнергетика и теплотехника, профиль Тепломассообменные процессы и установки
© П.Т.Крамаренко, И.П.Грималовская, 2017
© ННГАСУ, 2017.
2
Содержание
Расчет холодильной машины………………………………………………..4
1.Расчет ограждающих конструкций…………………………………….4
2.Расчет и подбор оборудования…………………………………………8
Библиографический список……………………………………………………..16
3
Расчет холодильной машины
1.Расчет ограждающих конструкций.
1.1.Расчет наружной стены
Конструкция наружной стены: 1.Цементная штукатурка: δ, м; λ, Вт/(м2 К).
2.Кирпичная кладка (кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе): δ, м; λ, Вт/(м2 К).
Рис.1. Конструкция наружной
стены.
3.Пароизоляция (2 слоя битумной мастики и
1 слой гидроизола): δ, м; λ, Вт/(м2 К).
4. Теплоизоляция (плиты из пенопласта полистирольного самозатухающего ПСБ-Б) λ, Вт/(м2 К).
5.Штукатурка цементно-известковая по сетке: δ, м; λ, Вт/(м2 К).
Толщина теплоизоляции наружной стены:
|
|
|
1 |
|
1 |
n |
i |
|
1 |
|
|
|
из |
из |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,м. |
(1.1) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
н |
i |
|
|
|||||||
|
|
k0 |
|
i 1 |
|
в |
|
|
Коэффициент теплопередачи для стен k0, Вт/(м2 К).
коэффициенты теплоотдачи αн, Вт/(м2 К), αв, Вт/(м2 К).
В качестве теплоизоляции и слоев пенопласта полистирольного самозатухающего ПСБ-Б по 50мм.
Величина действительного коэффициента теплопередачи
4
kд |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
, |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
n |
|
|
|
1 |
|
|
|
( м2 К ) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
из |
|
|
|
(1.2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
н |
|
i 1 |
i |
в |
из |
|
|
|
|
1.2. Расчет бесчердачного покрытия.
Конструкция покрытия:
Кровельный рулонный ковер, он же пароизоляция (5 слоев гидроизола на горячей битумной мастике): δ, м; λ, Вт/(м2 К).
Армированная бетонная стяжка: δ, м; λ, Вт/(м2 К).
Засыпная теплоизоляция (керамзитовый гравий), λ, Вт/(м2 К).
Плитная теплоизоляция (плиты пенопласта полистирольного самозатухающего ПСБ-Б), δ, м; λ, Вт/(м2 К).
Железобетонная плита покрытия (принята плита гладкая, с пустотами), δ, м; λ, Вт/(м2 К).
Толщина теплоизоляции перекрытия:
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
n |
|
i |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
из |
из |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
н |
|
i |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
k0 |
|
|
i 1 |
|
в |
(1.3) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,м. |
Принимается коэффициент теплопередачи для покрытия k0, Вт/(м2 К).
Величина действительного коэффициента теплопередачи kд, Вт/(м2 К). 1.Чистый пол (мозаичные бетонные плиты): δ, м; λ, Вт/(м2 К). 2.Теплоизоляция (керамзитовый гравий): δ ,м; λ, Вт/(м2 К).
3.Бетонная подготовка с электронагревателями: δ, м.
4.Гидроизоляция.
1.3. Расчет пола
Конструкция пола:
Бетонная подготовка по уплотненному грунту с щебнем.
В расчете учитываются только слои, лежащие на бетонной подготовке с нагревательным устройством:
k0, Вт/(м2 К),αв, Вт/(м2 К), δ, м.
Величина действительного коэффициента теплопередачи:
kд, Вт/(м2 К).
1.4. Расчет внутренней стены
Конструкция внутренней стены:
Цементно-песчаная штукатурка: δ, м; λ, Вт/(м2 К).
Кирпичная кладка '(кирпич глиняный обыкновенный на цементно-
песчаном растворе): δ, м; λ, Вт/(м2 К).
Пароизоляция (2 слоя битумной мастики и 1 слой гидроизола: δ,м; λ, Вт/(м2 К).
Теплоизоляция (плиты из пенопласта полистирольного самозатухающего ПСБ-Б), λ, Вт/(м2 К).
Отделочный слой (штукатурка) : δ, м; λ, Вт/(м2 К), αв,= αн, Вт/(м2 К),
Величина действительного коэффициента теплопередачи: kд, Вт/(м2 К).
1.5. Расчет ворот
Конструкция ворот:
Металлическая обшивка (одновременно и пароизоляция);
Пенопласт пенополистирольный ПСБ-Б
Rдв 0,6 RСт |
,Вт/(м2 К) |
(1.4) |
|||
Проверка изолированной наружной стены на возможность конденсации |
|||||
водяного пара внутри ограждения |
|
|
|
||
Тепловой поток через ограждение: |
|
|
|
||
q |
tн tв |
, |
Вт |
|
|
|
м2 |
|
|
||
|
R |
. |
(1.5) |
||
|
д |
|
|||
|
|
|
|
Выражение для температуры любого слоя х: вычисляются последовательно температуры поверхности каждого слоя и по ним,
определяется давление насыщенного водяного пара: t x = t н - q - R x ,
t1,°C ->E1, Па,
6
t2,°C -> Е2, Па, t3,°C ->Е3, Па и т.д.
Удельный поток водяного пара через ограждение:
w |
|
Pн Pв |
, p p`` |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Н |
,мм.рт.ст. |
(1.6) |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
Н |
i |
, ( |
м2 ч мм.рт.ст. |
) . |
|
|||
i |
|
|
||||||
|
|
|
г |
|
|
|
||
Действительное парциальное давление водяного пара в воздухе на |
|
|||||||
поверхности слоев наружной стены находим по зависимости: |
|
|||||||
рх = рн —W HΜ , мм. рт. ст. |
(1.7) |
p1, мм.рт.ст.
p2, мм.рт.ст и т.д.
Строится график давления насыщенного пара. На полученном графике
линия pн, pi, лежит ниже линии pн``, pi``, и они не пересекаются, значит, I в
ограждении конденсат выпадать не будет и слой пароизоляции размещен правильно.
Калорический расчет.
Теплопритоки через стены, перекрытие и пол рассчитываются по
формуле:
|
Q kд |
F (tн tв ) , Вт , |
(1.8) |
||||||||
|
|
t |
|
t |
|
t,0 C |
(1.9) |
||||
|
|
|
в |
|
0 |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Теплоприток через стены: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q"cm, Вт, |
|
|
|
||||||
Q kд F 0,7 (tн |
tв ) ,Вт. |
(1.10) |
|||||||||
Теплопритоки через бесчердачное покрытие: |
|
||||||||||
|
|
FПТ=FПЛ, м2 . |
(1.11) |
||||||||
|
|
|
Q1ПЛ,Вт. |
|
|
|
|||||
Теплопритоки через пол: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QПЛ k |
|
|
F (t |
|
t |
) |
, Вт . |
(1.12) |
|||
1 |
|
пл |
|
|
|
ср |
в |
|
|||
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
Теплопритоки от солнечной радиации: |
|
|
Q1С kд F tс , Вт. |
(1.13) |
|
Теплопритоки при открывании дверей: |
|
|
Q2 ДВ В F |
,Вт. |
(1.14) |
|
Общие теплопритоки через ограждения:
Q1С ,Вт.
2.Расчет и подбор оборудования
2.1.Построение цикла одноступенчатой холодильной машины на диаграммах
На диаграмму наносим изотермы, определяющие режим работы установки:
t0,tк,
t n = t k - t , ° C , tsc = t 0 + t°C .
По температурам t0 и tK находят соответствующие изобары р0 и рк в
области перегретого пара.
В результате построения на диаграмме получены опорные точки:
1` - на пересечении изотермы t0 с линией сухого насыщенного пара;
2' - на пересечении изотермы t K с линией сухого насыщенного пара;
3' - на пересечении изотермы t K с линией жидкости;
3 - условно на линии жидкости при температуре tn .
На пересечении линий tвс и р0 в области перегретого пара лежит точка 1
определяющая состояние пара, всасываемого компрессором.
Через точку 1 проводится линия постоянной энтропии (адиабату) до пересечения с изобарой рк в точке 2, которая определяет состояние пара в конце сжатия.
Полученная точка 4, которая находится на пересечении линии постоянной энтальпии, проходящей через точку 3, с изотермой t0 и изобарой
р0 в области влажного пара. Точка 4 характеризует состояние хладоагента
8
после дросселирования в регулирующем вентиле.
Процессы, изображенные в s - Т диаграмме:
4-1'- кипение в испарителе при t0 и р0 .Принимаем, что из испарителя выходит сухой насыщенный пар;
1'-1- перегрев пара на всасывании от t0 до tK при постоянном давлении
р0;
1-2- адиабатное сжатие в компрессоре;
2- 3' - процесс отвода тепла в конденсаторе, который можно разделить на два процесса:
2 - 2' - охлаждение пара до состояния насыщения (сбив перегрева) при постоянном давлении рк и 2' - 3' - конденсация хладоагента при tK и рк;
3' - 3 - переохлаждение жидкого хладоагента в конденсаторе,
переохладителе или теплообменнике от tK до tn „ при давлении рК;
3- 4 - дросселирование хладоагента в регулирующем вентиле от рк до р0
по линии постоянной энтальпии.
Найденные параметры, характеризующие каждый процесс и точку,
сводятся в таблицу 1.
Подбор компрессоров.
Коэффициент подачи компрессора, определяемый по отношению давлений:
|
pk |
9 , |
(2.1) |
|
|||
|
p0 |
|
Холодопроизводительность 1 кг хладоагетна; q0= i1-i4, ккал/кг, кДж/кг
Массовый расход пара:
|
|
M |
Q0 |
|
|
||
|
|
q0 |
|
,кг/с, |
(2.2) |
||
Q0 |
|
|
k Q |
,кВт , |
(2.3) |
||
|
b |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
9 |
|
|
|