Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Санкт-Петербургская государственная академия холода и пищевых технологий
Утверждена
учебно-методическим
советом академии
“___” _________1998 г.
Председатель, проректор
по учебной работе
__________Е. И.Борзенко
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
“ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА”,
контрольная работа № 1, методические указания
к самостоятельным занятиям и курсовой работе
для студентов специальности 270800
заочной формы обучения
Факультет холодильной техники
Кафедра холодильных установок
Санкт-Петербург 1998
УДК 621.565
Эглит А. Я., Малеванный Б. Н. Рабочая программа дисциплины “Холодильная техника”, контрольная работа № 1, метод. указания к самостоятельным занятиям и курсовой работе для студентов спец. 270800 заочной формы обучения. − СПб.: СПбГАХПТ, 1998. − 27 с.
Представлен комплект материалов, необходимых для самостоятельного изучения курса и выполнения контрольной работы и курсового проекта.
Табл. − 3, библиогр. − 5 назв.
Рецензенты
Доктор техн. наук, проф. Н. Н. Бухарин
Канд. техн. наук, проф. В. И. Филиппов
Одобрены к изданию советом факультета холодильной техники
© Санкт-Петербургская государственная
академия холода и пищевых технологий,
1998
I. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Изучение дисциплины “Холодильная техника” предусматривает ознакомление студентов с промышленным производством искусственного холода, его рациональным применением для выполнения технологических процессов или поддержания оптимальных температур в камерах хранения и холодильной обработки.
Дисциплина “Холодильная техника” имеет важное значение для будущих инженеров-технологов холодильной промышленности.
В задачу курса входит изучение студентами основных положений рационального проектирования и эксплуатации холодильных установок в различных отраслях пищевой промышленности.
Курс “Холодильная техника” базируется на ряде общеинженерных специальных дисциплин, таких, как: “Физика”, “Термодинамика и теплопередача”, “Гидравлика”, − и имеет непосредственную связь с рядом разделов, читаемых по холодильной технологии. Основные разделы курса используются студентами на завершающей стадии обучения в академии при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Согласно действующему учебному плану заочного факультета СПбГАХПТ, дисциплина “Холодильная техника” изучается на пятом курсе и на нее отводится 28 часов занятий в академии, из которых 18 часов − на чтение лекций и 10 часов − на лабораторные работы.
При изучении данного курса необходимо выполнить контрольную работу и курсовой проект.
В ходе лабораторно-экзаменационной сессии должны быть выполнены три лабораторные работы:
1. “Испытание теплоизоляционных ограждений объекта с помощью датчиков теплового потока”.
2. “Анализ режимов работы холодильной установки”.
3. “Изучение конструкций элементов холодильной машины”.
Выполненный и проверенный курсовой проект должен быть защищен в период лабораторно-экзаменационной сессии.
Контрольная работа и курсовой проект выполняются в Международных единицах (СИ) и с учетом требований ЕСКД.
Неясности, возникающие в ходе изучения курса, могут быть частично или полностью разрешены путем письменных и устных консультаций.
2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ,
ЛИТЕРАТУРА И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Тема 1. Основы производства искусственного холода
Естественное и искусственное охлаждение. Безмашинное и машинное охлаждение. Схема и теоретический цикл паровой холодильной машины. Изменения, вносимые в теоретический цикл для осуществления действительного цикла холодильной машины. Регенеративный цикл холодильной машины. Характеристики цикла.
Методические указания
Рассматриваемая тема является важнейшей для понимания последующего материала. При ее изучении необходимо вспомнить основы технической термодинамики, обратив особое внимание на первое и второе начало термодинамики.
Изучая схему и цикл холодильной машины, следует учесть, что паровые компрессорные машины имеют наибольшее распространение и им должно быть уделено особое внимание. Наличие конечной разности температур в теплообменных аппаратах холодильной машины всегда приводит к необратимым потерям, вызывающим увеличение затрачиваемой работы.
При рассмотрении схемы и цикла действительной холодильной машины необходимо усвоить, что замена расширителя дроссельным вентилем приводит к необратимым потерям, которые могут быть показаны в тепловой диаграмме; надо понять, к каким результатам приводит переход к всасыванию в компрессор перегретого пара вместо влажного. На основании изучения регенеративного цикла необходимо уяснить, в каких случаях он является более экономичным по сравнению с обычным циклом холодильной машины.
Литература: [2, с. 5−18].
Вопросы для самопроверки
1. Изобразите в виде диаграммы теоретический цикл паровой холодильной машины. Какие изменения внесены в схемы и цикл действительной холодильной машины по сравнению с теоретическими схемой и циклом?
2. Как сказывается на удельной холодопроизводительности рабочего тела и на значении холодильного коэффициента цикла изменение температур кипения и конденсации?
3. Определите все параметры узловых точек цикла в диаграммах для аммиака и хладона 22 при следующих температурных условиях:
tо = −15°С; tк = 30°С; tп = 25°С; Δtвс = 5К.
4. Изобразите регенеративный цикл холодильной машины. Какова схема холодильной машины, работающей по этому циклу? В чем особенности расчета регенеративного цикла?
Тема 2. Рабочие тела холодильной машины
Рабочие тела паровых холодильных машин и их основные свойства. Основные термодинамические, физико-химические, физиологические свойства рабочих тел холодильных машин. Основные подходы к выбору рабочего тела холодильной машины.
Методические указания
При проработке этой главы предполагается проведение самостоятельного анализа достоинств и недостатков наиболее широко применяемых в холодильных установках пищевой промышленности хладагентов (аммиака и хладона 22) целесообразно проводить сравнение путем составления таблицы основных свойств указанных хладагентов.
Литература: [2, с. 28−32].
Вопросы для самопроверки
1. Какие вещества применялись и применяются в качестве рабочих тел компрессорных холодильных машин? Каковы основные свойства (термодинамические, физико-химические, физиологические) рабочих тел холодильных машин?
2. Каковы основные положительные и отрицательные свойства аммиака как рабочего тела холодильной машины?
3. Каковы достоинства и недостатки хладона 22?
Тема 3. Холодильные компрессоры
Классификация и особенности конструкций холодильных компрессоров. Теоретический процесс сжатия в поршневом компрессоре. Объемные потери компрессора и их учет. Влияние мертвого пространства на производительность компрессора. Влияние различных факторов на коэффициент подачи. Энергетические потели в действительном компрессоре и их учет с помощью коэффициентов. Тепловой расчет компрессора. Характеристики компрессора. Принцип действия и области применения винтовых компрессоров. Современные тенденции в холодильном компрессоростроении.
Методические указания
При проработке этой темы надо хорошо понять роль компрессора в схеме холодильной машины, усвоить классификацию холодильных компрессоров, современные тенденции в компрессоростроении.
Главная характеристика компрессора (его холодопроизводительность) зависит от значений объемных коэффициентов компрессора и условий работы холодильной машины. Необходимо понять физическую сущность объемных коэффициентов компрессора, уметь определять коэффициент подачи по справочной литературе. Следует помнить, что холодопроизводительность данного компрессора − величина переменная, зависящая от условий работы холодильной машины.
Следует уяснить, что такое “адиабатная”, “индикаторная” и “эффективная” мощности компрессора, знать физическую сущность этих величин и уметь их вычислять.
В результате проработки этой темы надо овладеть методом подбора компрессора по характеристикам.
Литература: [2, с. 33−51].
Вопросы для самопроверки
1. Каково назначение компрессора в холодильной машине? По каким признакам производится классификация компрессоров? Каковы основные современные тенденции в развитии компрессоростроения?
2. Что такое коэффициент подачи компрессора? Каков его физический смысл? Перечислите все факторы, влияющие на значение коэффициента подачи.
3. Каково влияние температур кипения и конденсации на холодопроизводительность компрессора?
Тема 4. Двухступенчатые холодильные машины
Смысл перехода от одноступенчатого к двухступенчатому сжатию. Цикл двухступенчатого сжатия с однократным дросселирование (схема со змеевиком в промежуточном сосуде). Изображение процессов рассмотренных схем двухступенчатых холодильных машин на диаграмме. Термодинамические и эксплуатационные достоинства и недостатки этих схем. Выбор промежуточного давления.
Методические указания
Применение двухступенчатого (многоступенчатого) сжатия обусловлено необходимостью расширения температурного диапазона, в котором должна осуществлять процесс холодильная машина, так как у одноступенчатой машины при широком интервале работы ухудшаются коэффициенты компрессора и возрастает температура пара в конце сжатия. Двухступенчатая машина всегда энергетически более совершенная, чем одноступенчатая, за счет уменьшения необратимых потерь, но она сложнее, дороже, а поэтому существует степень сжатия, выше которой становится экономически целесообразным применять более дорогую двухступенчатую машину. Следует разобраться, за счет чего происходит уменьшение необратимых потерь при двухступенчатом сжатии.
Литература: [2, с. 18−22].
Вопросы для самопроверки
1. Какие причины определяют необходимость применения двухступенчатого сжатия? В каких случаях целесообразно и необходимо применять двухступенчатое сжатие? Какие эксплуатационные преимущества дает применение двухступенчатого сжатия?
2. Изобразите схемы двухступенчатого дросселирования при наличии змеевика в промежуточном сосуде.
Тема 5. Теплообменные аппараты холодильных машин.
Агрегатирование холодильных машин
Назначение конденсатора как элемента холодильной машины. Теплоотводящие среды. Определение температуры конденсации. Тепловая нагрузка на конденсатор. Характеристики, достоинства и недостатки отдельных типов конденсаторов. Подбор и расчет конденсаторов.
Назначение испарителя как элемента холодильной машины. Понятие о способах охлаждения и классификация испарителей. Испарители, предназначенные для охлаждения хладоносителей. Требования, предъявляемые к хладоносителям. Наиболее распространенные хладоносители и их основные свойства. Подбор испарителя в зависимости от плотности теплового потока. Типы и конструкции аммиачных испарителей для охлаждения хладоносителей. Характеристики, достоинства и недостатки отдельных типов испарителей. Расчет испарителей. Конструктивные особенности хладоновых испарителей.
Классификация камерных приборов охлаждения. Гладкотрубные и оребренные камерные батареи различного типа, плотность их теплового потока.
Воздухоохладители, особенности их конструкций, подбора. Области применения воздухоохладителей различных типов. Особенности работы воздухоохладителей в камерах с регулируемой влажность.
Агрегатирование холодильных машин. Преимущества агрегатированного оборудования. Компрессорно-конденсаторные агрегаты.
Испарительно-регулирующие агрегаты. Испарительно-конден-саторные агрегаты.
Методические указания
Изучение этой темы требует от студента знаний по теплопередаче и хорошего понимания назначения каждого из основных элементов холодильной машины. Конденсаторы лучше всего изучать по группам в зависимости от среды, используемой для отвода теплоты. Показателями эффективности любого теплообменного аппарата являются коэффициент теплопередачи и плотность теплового потока. Эти характеристики следует знать для различных типов конденсаторов.
При изучении свойств хладоносителей надо обратить внимание на то, как производится выбор концентрации рассола. Рассматривая испарители, предназначенные для охлаждения хладоносителей, необходимо выделить испарители-аккумуляторы, применяемые для накапливания в них искусственного льда.
Различные типы камерных батарей являются охлаждающими приборами со свободным движением воздуха и могут быть или испарителями непосредственного охлаждения, или просто охлаждающими приборами в системе охлаждения хладоносителями.
Малая разность температур между теплообменивающимися средами и малая скорость движения воздуха при свободном его движении обусловливают малую плотность теплового потока камерных батарей. Для повышения эффективности камерные приборы охлаждения обычно выполняются оребренными.
Роль агрегатирования холодильных машин следует рассматривать с точки зрения повышения надежности в эксплуатации и удешевления монтажных работ.
Литература [2, с. 51−66].
Вопросы для самопроверки
1. По каким признакам классифицируются конденсаторы? Напишите выражения для определения температуры конденсации и тепловой нагрузки на конденсатор.
2. По каким признакам классифицируются испарители? Перечислите испарители, предназначенные для охлаждения хладоносителей. Изобразите схемы их устройства.
3. Какие хладоносители применяются в холодильной технике и каковы их основные физико-химические свойства? По каким свойствам осуществляется выбор хладоносителя для рассольной системы охлаждения?
4. Приведите классификацию воздухоохладителей. Опишите их особенности, главные характеристики и области применения.
5. Какие типы агрегатов холодильных машин получили наибольшее распространение? Какие создаются преимущества при использовании агрегатированных холодильных машин?
Тема 6. Типы холодильников и основы проектирования
охлаждаемых помещений
Классификация холодильников по целевому назначению как звеньев непрерывной холодильной цепи. Классификация холодильников в зависимости от вместимости и этажности, понятие единовременной емкости хранения. Понятие о планировке холодильника. Расчет необходимой площади охлаждаемых помещений. Особенности строительных конструкций охлаждаемых помещений. Явление пучения грунта под охлаждаемыми помещениями. Защита грунта от промерзания в случае расположения низкотемпературных камер на пучинистых грунтах.
Методические указания
При изучении этой темы необходимо ознакомиться с классификацией холодильника по различным признакам, со специфическими особенностями функционирования и планировки холодильников каждого типа, с понятиями “действительная” и “условная” вместимость холодильника, с расчетом необходимых площадей камер хранения и холодильной обработки.
Строительные конструкции охлаждаемых помещений существенно отличаются от строительных конструкций жилых и промышленных сооружений. Надо разобраться, в чем заключается эта специфика и чем она обусловлена. Важно осознать принципы планировки охлаждаемых помещений, которые определяют экономически выгодную и технически целесообразную эксплуатацию предприятия.
Надо обратить особое внимание на возможность пучения грунта под зданием при расположении низкотемпературных камер на пучинистых грунтах и на защиту пучинистых грунтов от промерзания.
Литература: [1, с. 8−59, 3].
Вопросы для самопроверки
1. Как классифицируются холодильники по целевому назначению, вместимости и этажности? Что понимают под действительной и условной вместимостью холодильника?
2. Как определяется необходимая площадь для камер хранения и холодильной обработки?
3. Какие основные требования необходимо выполнять при планировке охлаждаемых помещений?
4. Каковы причины пучения грунта под охлаждаемыми помещениями, в чем вред этого явления и какие способы защиты сооружения от промерзания грунта применяются?
Тема 7. Тепловая изоляция охлаждаемых помещений
Назначение тепловой изоляции ограждений охлаждаемых помещений, аппаратов и трубопроводов. Особенности работы тепловой изоляции холодильных сооружений. Свойства теплоизоляционных материалов. Классификация теплоизоляционных материалов.
Свойства паро- и гидроизоляционных материалов. Увлажнение теплоизоляционных материалов в конструкциях. Установление зоны конденсации влаги в теплоизоляционной конструкции. Меры борьбы с увлажнением тепловой изоляции в конструкциях. Специфические особенности теплоизоляционных конструкций холодильных сооружений. Определение необходимой толщины тепловой изоляции.
Методические указания
Следует разобраться в физических основах передачи теплоты через такого рода материалы; уяснить зависимость теплопроводности теплоизоляционных материалов от их объемной массы, влажности и температуры. Необходимо четко представить себе, что выбор оптимального значения коэффициента теплопередачи теплоизоляционных ограждений определяется технико-экономическими соображениями.
Надо разобраться в физической сущности увлажнения теплоизоляционных материалов в ограждении. При выборе теплоизоляционных конструкций следует обратить внимание на правильное расположение слоев тепло- и пароизоляционного материалов.
Для закрепления материала по этой теме надо выполнить лабораторную работу, а также ознакомиться с материалами в музее тепловой изоляции.
Литература: [1, с. 59−116].
Вопросы для самопроверки
1. Для чего применяются теплоизоляционные и пароизоляционные материалы в ограждающих конструкциях холодильных сооружений?
2. Какие требования предъявляют к теплоизоляционным материалам?
3. Каковы причины увлажнения теплоизоляционных материалов в конструкции?
4. Какие основные требования предъявляются к теплоизоляционным конструкциям?
Тема 8. Тепловой расчет охлаждаемых помещений
Цели и метод теплового расчета охлаждаемых помещений. Понятие о расчетной температуре и тепловой нагрузке. Понятие о тепловой нагрузке на компрессор и оборудование. Определение теплопритока через ограждения. Учет теплоты солнечной радиации. Теплопритоки от грузов при холодильной обработке в камерах и аппаратах. Теплопритоки при вентиляции охлаждаемых помещений. Эксплуатационные теплопритоки. Итоговые данные теплового расчета.
Определение необходимой холодопроизводительности компрессора и камерного оборудования. Выбор оптимального температурного перепада между охлаждаемой средой и кипящим холодильным агентом.
Методические указания
Основное и вспомогательное холодильное оборудование холодильных установок подбирается в зависимости от тепловых нагрузок. Такая нагрузка определяется в результате теплового расчета, который должен учитывать все возможные виды теплопритоков в наиболее напряженный период. При определении теплопритоков через ограждения следует обратить внимание на особенность учета теплопритоков через ограждения, граничащие с неохлаждаемыми помещениями. Рассматривая методику определения теплопритока от солнечной радиации, надо разобраться в особенностях учета его на компрессор и оборудование.
При нахождении теплопритоков от грузов, подвергающихся холодильной обработке, необходимо понять, как они определяются в зависимости от вида холодильной обработки и специфики охлаждающих или замораживающих устройств. Для эксплуатационных теплопритоков следует учитывать их состав, а также метод отнесения тепловой нагрузки на компрессор и на камерное оборудование. Следует разобраться в специфике (основанной на технико-экономических соображениях) выбора оптимального температурного перепада между температурой охлаждающей Среды и температурой кипения холодильного агента и уяснить специфику группирования тепловых нагрузок по различным температурам кипения.
Литература: [1, с. 11−141].
Вопросы для самопроверки
1. Каковы цели и каков метод теплового расчета охлаждаемых помещений?
2. Какие существуют виды теплопритоков и как они определяются?
3. Исходя из каких соображений и как определяются оптимальные температурные перепады между температурами Среды и кипения холодильного агента?
Тема 9. Способы и системы охлаждения помещений
Способы охлаждения и области их применения. Непосредст- венное охлаждение и охлаждение промежуточным хладоносителем. Установки с безмашинным охлаждением. Тихое (батарейное), воздушное и смешанное охлаждение помещений. Основные принципы размещения батарей в охлаждаемых помещениях и их конструктивные особенности.
Методические указания
При изучении этой темы следует обратить особое внимание на характерные особенности непосредственного охлаждения и охлаждения с помощью промежуточного хладоносителя. Уяснить, почему в настоящее время отдается предпочтение непосредственному охлаждению. Следует также рассмотреть случаи применения охлаждения хладоносителями. Следует изучить характерные особенности, достоинства и недостатки батарейного и воздушного охлаждения, области их применения и принципы размещения камерных приборов в охлаждаемых помещениях.
Литература: [1, с. 42−169].
Вопросы для самопроверки
1. Каковы достоинства и недостатки системы непосредственного охлаждения?
2. Каковы достоинства и недостатки системы охлаждения посредством промежуточных хладоносителей?
3. Каковы области применения батарейной системы охлаждения? В чем ее достоинства и недостатки, как размещаются батареи в камерах?
4. Какими достоинствами и недостатками обладает воздушная система охлаждения?
Тема 10. Системы охлаждения конденсаторов
Среды, используемые для охлаждения конденсаторов холодильных установок. Оборотное водоснабжение как способ, позволяющий снизить расход охлаждающей воды. Факторы, влияющие на интенсивность испарения воды в атмосферных водоохладителях, и пути воздействия на эти факторы. Понятие о пределе охлаждения воды. Коэффициент эффективности атмосферного водоохладителя. Типы атмосферных водоохладителей. Основные характеристики и области применения различных атмосферных охладителей. Подбор атмосферных водоохладителей. Определение температуры конденсации хладагента.
Методические указания
Необходимо рассмотреть различные среды, которые могут быть использованы для охлаждения конденсаторов холодильных установок. При изучении темы следует разобраться, почему на предприятии применяется система оборотного водоснабжения. В атмосферных водоохладителях заметная часть теплоты от охлаждаемой воды отводится в результате частичного испарения, поэтому в них должны создаваться условия для максимального ее испарения. Понижение температуры воды в атмосферном водоохладителе возможно лишь до определенного ее значения, которое называют пределом охлаждения. Надо уметь определить эту температуру с помощью диаграмм энтальпия-влагосодержание. Интенсивность действия атмосферных водоохладителей характеризуется коэффициентом эффективности этих устройств. Следует изучить конструктивные особенности различных типов этих устройств (атмосферных охладителей), а также уметь произвести их подбор.
Литература: [1, с. 269−290].
Вопросы для самопроверки
1. Какие среды могут быть использованы для охлаждения конденсаторов холодильных установок? Каковы достоинства и недостатки этих систем охлаждения?
2. Вследствие каких процессов отводится теплота от охлаждаемой воды в атмосферном водоохладителе?
Тема 11. Схемы холодильных установок
Понятие о схеме холодильной установки. Требования, предъявляемые к схемам холодильных установок. Схема узла включения компрессоров одноступенчатого сжатия, работающих на несколько температур кипения. Схема узла включения конденсатора, линейного ресивера и регулирующей станции. Схема узла включения компрессора двухступенчатого сжатия.
Анализ способов подачи рабочего тела в охлаждающие приборы. Безнасосные и насосные схемы. Современные автоматизированные схемы с нижней и верхней подачей холодильного агента в охлаждающие приборы.
Схемы с промежуточными хладоносителями, области их применения.
Методические указания
Изучение схем холодильных установок производится по отдельным узлам.
Следует изучить достоинства и недостатки различных способов подачи холодильного агента в охлаждающие приборы, а также случаи применения тех или иных вариантов схем непосредственного охлаждения, обратив особое внимание на современные насосные и безнасосные автоматизированные схемы. При рассмотрении схем надо акцентировать внимание на организации распределения жидкого холодильного агента и оттаивания инея с поверхности охлаждающих батарей и воздухоохладителей.
Схемы с промежуточным хладоносителем изучаются и рассматриваются в тесной связи с видом испарителей и типом камерных охлаждающих приборов.
Литература: [1, с. 170−229].
Вопросы для самопроверки
1. Изобразите схему узла включения одноступенчатых компрессоров, работающих на несколько температур кипения.
2. Изобразите узел включения конденсатора, линейного ресивера и регулирующей станции. Поясните назначение линейного ресивера и регулирующей станции.
3. Какие существуют способы удаления инея с поверхности охлаждающих приборов?
Тема 12. Влияние примесей к холодильным агентам
на работу холодильной установки
Смазочное масло в системе холодильной установки. Унос масла из компрессора и его влияние на работу холодильной установки. Методы отделения масла от холодильного агента. Конструкции маслоотделителей и маслосборников, а также схемы их включения.
Организация циркуляции масла на установках с холодильным агентом, неограниченно растворяющимся в маслах.
Вода в системе холодильной установки и ее влияние на работу отдельных элементов. Воздух в системе холодильной установки. Отделение воздуха от холодильного агента. Конструкции воздухоохладителей и схемы их включения.
Механические загрязнения в системе холодильной установки. Грязеуловители и фильтры, схема их включения.
Методические указания
Влияние, которое оказывает масло, уносимое из компрессора, на работу теплообменных аппаратов холодильной установки, зависит от взаимной растворимости рабочих тел и смазочных масел. Образующиеся растворы по-разному влияют на работу холодильных установок, поэтому для уменьшения отрицательного эффекта требуются различные технические решения. В аммиачных установках применяют маслоотделители; следует знать основные принципы маслоотделения и конструкции маслоотделителей, а также схемы их включения. В схемах хладоновых установок маслоотделители не устанавливают, а обеспечивают циркуляцию масла в системе. Следует обратить внимание на особенности схем холодильных установок, обеспечивающих циркуляцию масла, в зависимости от конструкции и расположения испарителей.
Необходимо знать об отрицательном влиянии, которое оказывает воздух на работу холодильной установки, и предусматривать возможные пути устранения этого воздействия.
Надо разобраться в физических принципах, которые положены в основу устройства и работы воздухоотделителей, а также в конструктивных особенностях и схемах их включения.
Литература: [1, с. 230−268].
Вопросы для самопроверки
1. Каково влияние масла на работу холодильной установки?
2. Как влияет вода на работу холодильной установки?
3. Как влияет воздух на работу холодильной установки?
Тема 13. Основы эксплуатации холодильных установок
Основные требования к технически грамотной эксплуатации холодильных установок. Организация эксплуатации холодильных установок. Понятие об оптимальном режиме работы холодильной установки.
Регулирование работы холодильной установки. Основные параметры, подлежащие регулированию. Установление и поддержание заданного режима в охлаждаемых объектах. Параметры оптимального режима, причины их отклонений, меры, принимаемые для установления оптимальной работы холодильной установки.
Методические указания
Технически грамотная эксплуатация холодильных установок обеспечивается комплексом мер технического и организационного характера, высоким уровнем квалификации обслуживающего персонала, а также строгой производственной дисциплиной.
Необходимо знать, по каким параметрам производится регулирование работы холодильной установки, какими показателями характеризуется оптимальный режим работы холодильной установки. Следует обратить внимание на то, как отклонение от оптимального режима работы холодильной установки сказывается на безопасности, долговечности и экономичности ее работы.
Литература: [1, с. 465−466].
Вопросы для самопроверки
1. Какие параметры определяют оптимальность режима работы холодильной установки и как они сказываются на безопасности и экономичности ее эксплуатации?
2. Каковы основные возможные отклонения от оптимального режима и как они влияют на экономичность и безопасность эксплуатации?
Тема 14. Подбор оборудования для
машинных отделений
Виды графиков тепловых нагрузок и их влияние при выборе необходимого количества холодильного оборудования. Выбор типа и числа испарителей, конденсаторов и другого оборудования холодильной установки. Особенности и требования, предъявляемые к размещению оборудования в машинном отделении.
Методические указания
Следует обратить внимание на то, как характер изменения тепловой нагрузки (в суточном или годовом выражении) влияет на выбор числа установленных компрессоров. Для понимания и усвоения основных принципов размещения холодильного оборудования в машинном отделении целесообразно ознакомиться с приведенными в рекомендованной литературе вариантами планировки машинных отделений.
Литература: [1, с. 291−311].
Вопросы для самопроверки
1. Как следует выбирать расчетные условия работы холодильного оборудования?
2. Как взаимосвязаны характер изменения тепловой нагрузки и выбор количества единиц холодильного оборудования?
3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
Контрольная работа № 1 предполагает расчет и подбор серийного аммиачного воздухоохладителя для камеры хранения. Это позволяет студенту оценить основные характеристики указанных испарителей применительно к технологическим условиям хранения пищевых продуктов.
Условия задачи
Для камеры хранения конкретного продукта и определенных габаритов рассчитать потребную поверхность теплообмена и подобрать нужное количество серийных аммиачных воздухоохладителей. Исходя из их технической характеристики, оценить нагрев воздуха в камере и необходимость создания каналов системы воздухораспределения. Исходные данные к контрольной работе приведены в табл. 1.
Методические указания к выполнению
контрольной работы
При выполнении контрольной работы следует использовать литературные источники [1, с. 142−170], [4, с. 92−93], [5, с. 56−60]. Контрольную работу целесообразно выполнять в такой последовательности.
1. Определить тепловую нагрузку на охлаждающие приборы камеры хранения, исходя из данных табл. 1 и удельного суммарного теплопритока на 1 м2 строительной площади. Этот показатель следует принимать либо по [1, с. 141], либо из примечания к табл. 1.
2. Рассчитать потребную площадь поверхности воздухоохла-дителей, используя информацию о коэффициенте теплопередачи из [2, с. 92] и принимая разность температур по [1, с. 140 и 474].
3. Подобрать, исходя из расчетной площади поверхности, нужное количество воздухоохладителей марки ВОП в соответствии с общими указаниями табл. 1 и необходимостью размещения в каждом пролете камеры хотя бы одного аппарата.
4. Определить охлаждение воздуха в аппарате (нагрев его в камере), исходя из паспортной характеристики воздухоохладителя, теплоемкости воздуха в 1 кДж/(кг⋅К) и плотности, согласно диаграмме i−d [4, с. 214]. Объяснить, какому из двух приведенных в характеристике аппарата значений объемной подачи воздуха Vо отдается предпочтение и указать, с какой температурой воздух должен поступать в аппарат.
5. Изобразить (строго в масштабе) план камеры хранения, разместив на нем воздухоохладители, габариты которых указаны в [5, с. 58]. Обратить внимание на то, что в силу конструктивных решений аппаратов меньшие из них располагаются около стен с монтажным отступом примерно в 1 м.
6. Повторить п. 5 для воздухоохладителей с иной площадью поверхности.
7. Сравнить два варианта подбора воздухоохладителей по:
а) величине охлаждения воздуха в них;
б) металлоемкости и вместимости по холодильному агенту;
в) мощности установленных электродвигателей Ne.
8. В избранном варианте определить (в %) долю Ne в общей тепловой нагрузке на оборудование.
Номер вопроса, на который необходимо ответить при выполнении контрольной работы, указан в табл. 2. Первая цифра в табл. 2 означает номер темы, вторая − порядковый номер вопроса.
Таблица 1
Исходные данные к контрольной работе № 1
|
Показатель |
Исходные данные в соответствии с последней цифрой шифра |
0123456789Температура камеры,
°С
Габариты камеры, м
(длина × ширина)
Продукт
Плотность теплового
потока, кВт/м2
+1
18×12
Фрукты
0,25
0
6×12
Кон-
сервы
0,1
-2
24×12
Лук
0,2
-20
18×12
Рыба
0,06
-2
6×18
Яйцо
0,15
-1
12×12
Лук
0,2
-25
24×24
Птица
0,06
+2
30×12
Карто-
фель
0,15
0
30×24
Птица
0,1
-20
24×12
Масло
0,06
П р и м е ч а н и е. Длина объекта − его протяженность вдоль длинной стороны холодильника;
ширина объекта − его протяженность вдоль короткой стороны холодильника.
Таблица 2
Номер вопроса к контрольной работе
|
Предпоследняя |
Порядковый номер |
Предпоследняя |
Порядковый номер |
|
0 1 2 3 4 |
6−3 9−1 13−2 7−4 |
5 6 7 8 9 |
9−4 7−2 |
4. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
“ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА”
Курсовой проект распределительного холодильника состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.
В расчетную часть проекта входит определение площади холодильника, грузового фронта, числа механизмов для перемещения грузов, теплопритоков (по укрупненным показателям); подбор оборудования машинного отделения и приборов охлаждения (только для одной камеры хранения мороженых грузов).
Графическая часть проекта состоит из двух листов: “Планировка холодильника” и “Принципиальная схема трубопроводов хладагента”.
Исходные данные к курсовому проекту приведены в табл. 3.
Расчетно-пояснительная записка
В расчетно-пояснительной записке должно быть приведено описание спроектированного холодильника: планировочное решение, принятые изоляционные материалы и конструкции, схема холодильной установки, система охлаждения и температуры кипения, перечень оборудования и др. Здесь же следует привести обоснование выбора типа и числа элементов холодильной установки.
В расчетной части должны быть выполнены расчеты, доказывающие правильность принятых решений: размеров помещений, типа и количества единиц холодильного оборудования, а также толщины тепловой изоляции. Холодильное и вспомогательное оборудование должно быть современно и выбрано с учетом особенностей схемы холодильной установки.
Выполнение курсового проекта целесообразно вести в следующем порядке.
Таблица 3
Исходные данные для выполнения курсового проекта по
холодильным установкам распределительного холодильника
|
Показатель |
Исходные данные в соответствии с последней цифрой шифра |
0123456789Местонахождения
Единовременная вместимость грузов, т:
− мороженых, %
− охлажденных, %
− универсальных, %Киев
500
50
30
20Баку
4000
60
20
20Рязань
1000
55
25
20Казань
1500
65
25
10Тула
2000
60
25
15Минск
3500
60
25
15Уфа
500
20
60
20Воронеж
1000
30
50
20Омск
1500
30
55
15Сочи
2000
30
40
30Вода на конденсатор
Здание холодильника
О б о р
О д н о о т н а я
э т а ж н
о е
П р и м е ч а н и е. Производительность камеры домораживания принимать, исходя из
поступления (10÷25) т/сутки с tнач.гр = 4°С.
Определить площадь производственных и вспомогательных помещений, а также размеры холодильника в плане. Затем выполнить планировку холодильника. Выбрать теплоизоляционный материал, теплоизоляционную конструкцию и ее коэффициент теплопередачи. После этого выполнить тепловой расчет (ведется по укрупненным показателям).
По данным теплового расчета производятся расчет и выбор основного и вспомогательного холодильного оборудования.
Пояснительная часть записки составляется по завершении всех расчетов. Однако при оформлении записки эту часть следует помещать в начале (перед расчетной частью).
Порядок выполнения работы:
− расчет площадей производственных и вспомогательных помещений;
− планировка холодильника (два варианта);
− выбор способа охлаждения и определение температурного режима работы холодильной установки;
− выбор изоляционной конструкции, коэффициента теплопередачи К (только для одного из ограждений);
− тепловой расчет по укрупненным показателям;
− расчет и подбор основного холодильного оборудования, подбор камерного оборудования для одной камеры.
Планировка холодильника
После определения размеров холодильника и грузового фронта приступают к планировке холодильника. Для уменьшения теплопритоков целесообразно помещения с одинаковой температурой объединять в температурные отсеки. Помещения следует располагать таким образом, чтобы обеспечить поточность и наилучшие условия для производственного процесса и грузовых операций. Так как при выполнении планировки холодильника необходимо учесть большое число различных факторов, то найти однозначно наиболее рациональное решение затруднительно. Поэтому целесообразно подобрать несколько вариантов планировки и затем выбрать лучший. При размещении низкотемпературных помещений непосредственно на грунте возможно промерзание грунта, поэтому следует предусмотреть способы защиты помещений от промерзания.
Выбор способа охлаждения и определения температурного
режима работы холодильной установки
Выбор способа охлаждения и температур, при которых должно происходить замораживание и хранение продуктов, позволит определить число температур кипения рабочего тела и их значение. Температура конденсации зависит от температуры воды и вида ее источника. Следует понимать, что при использовании воды из городского водопровода необходимо применять системы охлаждения воды в атмосферном охладителе. Для компенсации потерь в атмосферный охладитель добавляется вода из городского водопровода. Температура циркуляционной воды, поступающей в конденсатор, и перепад температур в конденсаторе определяются из условий работы градирни при расчетных значениях температуры и относительной влажности воздуха той местности, где расположен холодильник.
Выбор теплоизоляционных материалов и конструкций
Для одной камеры хранения мороженых грузов необходимо выбрать теплоизоляционный материал и теплоизоляционную конструкцию наружной стены, внутренней стены или перекрытия. Коэффициент теплопередачи ограждения принять по данным [1].
Тепловой расчет охлаждаемых помещений
Тепловой расчет всех помещений выполняется по укрупненным показателям удельных теплопритоков на 1 м2 строительной площади пола помещения на основании данных [1, с. 141, табл. 4.4].
Расчет и подбор основного холодильного
оборудования
После составления сводной таблицы теплового расчета для каждой температуры кипения определяется необходимая холодопроизводительность, однако следует учесть потери в трубопроводах и аппаратах. Эти потери учитываются коэффициентов ρ.
Подбор компрессоров надо производить согласно заводским графикам нормалей (холодопроизводительность как функция температуры кипения и конденсации). Следует принимать наиболее современные конструкции компрессоров и (в целях удобства эксплуатации и ремонта) однотипные. Для холодильной установки с двухступенчатым сжатием в первую очередь следует подбирать компрессоры двухступенчатого сжатия; если это невозможно − принимать агрегаты, смонтированные из одноступенчатых компрессоров. Конденсаторы и испарители также должны быть современными.
Следует помнить, что все холодильные установки, проектируемые в данном случае на разные температуры кипения, будут иметь одну температуру конденсации. Поэтому обычно подбирается единый для всех установок конденсатор, который может состоять из нескольких секций или конденсаторов меньшей поверхности, но объединенных в одну систему. Иначе говоря, подбор конденсатора ведется не для каждой температуры кипения, а сразу для всей холодильной установки. Для подбора конденсатора необходимо определить тепловую нагрузку по каждой температуре кипения, а затем по суммарной тепловой нагрузке определить необходимую теплопередающую поверхность конденсатора. Выбор типа конденсатора в основном зависит от воды и климатических условий. Так, при использовании загрязненной или жесткой воды необходимо подбирать конденсатор, позволяющий легко производить очистку его поверхности. В случае недостатка или высокой стоимости воды для охлаждения конденсатора в местности с сухим климатом целесообразно применять испарительный конденсатор. При подборе конденсатора следует также определить и количество воды, циркулирующей через аппарат.
Подбор испарителя производится только в том случае, если принята система охлаждения с помощью хладоносителя. Конденсатор и испаритель подбирают по найденной теплопередающей поверхности (предварительно задав тип аппарата, а, следовательно, и плотность теплового потока) таким образом, чтобы поверхность подбираемого оборудования приближалась к расчетной с отклонениями в большую сторону на 10% и в меньшую − на 5%.
Графическая часть проекта
К выполнению графической части проекта следует приступить сразу же после выполнения планировки холодильника. В графическую часть проекта входят: план и разрез холодильника в масштабе 1:100 и схема трубопроводов холодильной установки. Схемы вычерчиваются полностью для оборудования, установленного в машинном отделении, с включением всех аппаратов и приборов. Разводка в охлаждаемом объекте выполняется только для одной камеры с указанием коллекторов. Чертежи должны быть выполнены карандашом на белой плотной бумаге.
При выполнении планировки холодильника надо показать платформы, весовые помещения и весы (на платформе), лестницы для входа на платформы и пандус.
При выполнении разреза холодильника следует показать устройство платформ, отметки высот и уклон покрытий.
В процессе выполнения схемы надо обратить внимание на разводку жидкостного трубопровода от линейного ресивера, особенно в установках двухступенчатого сжатия. Особое внимание необходимо уделить узлам включения промежуточного сосуда, дренажного и циркуляционного ресиверов, коллекторов регулирующей станции.
Следует обратить внимание на оформление штампа спецификации, условных обозначений, а также на такие вопросы, как включение предохранительных клапанов, обеспечение компрессоров и аппаратов манометрами и термометрами, установка запорных вентилей на аппаратах и др. Напоминаем, что правильность, четкость и аккуратность выполнения графической части являются обязательными.
5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Курылев Е. С., Герасимов Н. А. Холодильные установки. − Л.: Машиностроение, 1980. − 624 с.
2. Лебедев В. Ф., Румянцев Ю. Д., Чумак И. Г. Холодильная техника. − М.: Агропромиздат, 1986. − 334 с.
Дополнительная литература
3. Проектирование охлаждаемых сооружений: Справ. − М.: Пищ. пром-сть, 1978. − 254 с.
4. Явнель Б. К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. − М.: Агропромиздат, 1989. − 222 с.
5. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин: Справ. − М.: Пищ. пром-сть, 1984. − 246 с.
СОДЕРЖАНИЕ
|
1. Общие методические указания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Рабочая программа, методические указания, 3. Контрольная работа № 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Курсовой проект. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
3 4 17 20 25 |
Эглит Александр Янович
Малеванный Борис Николаевич
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
“ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА”,
контрольная работа № 1, методические указания
к самостоятельным занятиям и курсовой работе
для студентов специальности 270800
заочной формы обучения
Редактор Т. В. Белянкина Корректор Н. И. Михайлова
___________________________________________________________________________
ЛР № 020414 от 12.02.97
Подписано в печать .11.98. Формат 60х84 1/16. Бум. офсетная
Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,63. Печ. л. 1,75. Уч. -изд. л. 1,56
Тираж 100 экз. Заказ № . С 26.
____________________________________________________________________________
СПбГАХПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
ИПЦ СПбГАХПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9