Необходимая холодопроизводительность установки

Для обеспечения заданных условий хранения и обработки грузов и продуктов, поддержания должного температурного микро­климата в жилых и служебных помещениях необходимо, чтобы холодопроизводительность установки покрывала максимальные теплопритоки в объекты охлаждения. Тепловая нагрузка Q_i (Вт) на каждый объект охлаждения в общем случае включает: внеш­ние теплопритоки через изоляционное ограждение Q₁; внутренний теплоприток от обрабатываемых грузов и продуктов Q₂; теплоту Q₃, вносимую наружным воздухом при вентиляции; теплоприток от работающих механизмов и приборов освещения Q₄ и теплоту, вносимую людьми Q₅:

Q_i = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ (4.27)

В свою очередь внешний теплоприток через изоляционное ог­раждение определяется как алгебраическая сумма

Q₁ = + + + (4.28)

где Q_H — теплоприток через изоляцию наружной стенки, обусловленный разностью температур; Q_р — теплоприток, вызываемый солнечной радиацией; Q_np — теп­лоприток через промежуточную стенку; Q_пил — теплоприток через пиллерс.

Теплоприток Q_H определяют по основному уравнению теплопе­редачи (4.1):

Q_н= k (t_н – t_вн) f.

При расчете Q_H исходят из наиболее высокой температуры наружного воздуха t_н и забортной воды в заданном районе плава­ния судна. Температура t_вн принимается по соответствующим нор­мам в зависимости от условий хранения груза.

Теплоприток Q_P через поверхность, подверженную солнечной радиации, больше теплопритока Q_H на дополнительную величину ∆Q_р:

∆Q_р = k F (4.29)

где k — полный коэффициент теплопередачи, Вт/(м²-К); ε_л — коэффициент погло­щения солнечных лучей; I_р — интенсивность солнечной радиации — полное ко­личество лучистой энергии, воздействующей на единицу площади в единицу времени, Вт/м²; α_н — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности F к воздуху, Вт/(м²-К).

Теплоприток Q_пр через промежуточную стенку и теплоприток Q_пил через пиллерс или другую стойку зависят от способа изоли­рования и составляют в сумме 10 — 20% Q_н. Более точная оценка этих теплопритоков приведена в специальной литературе.

Тепловой поток Q₂ (Вт), отводимый для охлаждения груза в тары,

Q₂ = [(т_гс_г + m_тс_т) (t_нач- t_кон)]/3600τ, (4.30)

. где m_г и т_т— масса соответственно груза и тары, кг; с_г и с_т — удельная тепло­емкость соответственно груза и тары, Дж/(кг-К); t_нач и t_К0н — соответственно начальная и конечная температура охлаждаемого груза, К; τ — время охлаж­дения, ч.

Массу груза, подлежащего охлаждению, определяют исходя из объема охлаждаемого помещения V (м³):

V = LBH,

где L, В и Н — соответственно длина, ширина и высота помещения.

Тогда массу груза вместе с тарой m_r. _T (кг) можно определить следующим образом:

m_r._T = 10³( )

где v_г — удельный погрузочный объем, m^s/t, выбираемый в соответствии с родом груза.

Поскольку масса тары m_т≈0,1т_г, то масса груза m_r=m_г._T —m_т.

Аналогично определяется тепловой поток, отводимый для за­мораживания продуктов Q₂(Вт):

Q₂ = [m_г(I_нач – i_кон)]/3600τ, (4.31)

где m_г — масса продуктов, кг; i_начи i_кон — соответственно начальная и конечная энтальпия при замораживании груза, Дж/кг.

Фрукты и овощи при хранении выделяют теплоту Q_r._ф (Вт), которую можно учесть с помощью эмпирической формулы Дезента:

Q_г._ф = (13,4 + 0,63t_кон + 0,087t²_кон)10 ^-3, (4.32)

Определенное количество теплоты в охлаждаемое помещение Q₃(Вт) вносит воздух, подаваемый при вентиляции:

Q₃ = V𝜌_внn_в(I_н – i_вн) (4.33)

где V — объем вентилируемого помещения, м³; р_вн — плотность воздуха при тем­пературе помещения, кг/м³; n_в — число обменов воздуха в сутки; i_н и i_вн — энтальпия соответственно наружного воздуха и воздуха внутри помещения, Дж/кг.

Теплоприток Q₄ (Вт) учитывает тепловыделения механизмов

Q_мех и приборов освещения Q_осв.

Q₄ = Q_мех + q_осв

Рассольные насосы и вентиляторы, обслуживающие холодиль­ную установку, преобразуют механическую энергию привода в энергию перекачиваемой среды, превращающуюся в теплоту. При установке вентиляторов и насосов вне помещения в теплоту, создающую теплоприток, превращается только полезная работа этих механизмов:

Q_мех = ψ_мех η (4 34)

где ψ_мех — коэффициент одновременной работы механизмов (ψ_мех= 0,5 - 1,0); N_э— мощность, потребляемая электродвигателем, Вт; η — к. п. д. электродви­гателя.

Если насосы и вентиляторы находятся в охлаждаемом поме­щении, то следует учесть и тепловые потери в самом двигателе, передающиеся воздуху помещения:

Q_мех = ψ_мех . (4.35)

Теплоприток от электроосветительных приборов

Q_осв = ψ_осв (4 36)

где ψ_осв — коэффициент одновременной работы приборов освещения, (ψ_осв =0,5-;-1,0); осв — суммарная мощность осветительных ламп, Вт.

Тепловой поток, вносимый людьми, Q₅ (Вт) :

Q₅ = тq_л, (4.37)

где т — среднее число людей, одновременно работающих в помещении; q_л — теп­ловыделения одного человека, Вт.

Теплопритоки Q_i рассчитывают для всех охлаждаемых поме­щений, в результате чего определяют суммарную тепловую наг­рузку на холодильную установку Q (Вт) :

Q = β (4.38)

где β — коэффициент, учитывающий теплопритоки, не поддающиеся расчету (β = 1,05-1,1).

Необходимая холодопроизводительность установки Q₀ (Вт);

Q₀ = Q/b (4.39)

где b — коэффициент рабочего времени компрессора, определяющий долю его ра­боты в единицу времени (b = 0,75 - 1,0).

В настоящее время фирмой «Данфосс» разработаны программы подбора компрессоров, теплообменных аппаратов, которые можно найти на сайте > danfoss.com .

Используя програму Compass (COMPressor Alternative Selection Software)можно легко найти в базе компрессора всех производителей и затем программа подскажет наиболее близкие модели компрессоров производства Danfoss.

Foresee™ - это программа расчета и подбора на CD-ROM. Программа расчитывает холодопроизводительность выбранного компрессора и осуществляет поиск компрессоров.

Hexact 1.3.4 - новая версия программы подбора пластинчатых теплообменных аппаратов Данфосс. Программа позволяет проводить расчет пластинчатых испарителей, конденсаторов, экономайзеров, маслоохладителей и рекуператоров тепла.

Вопросы для самоконтроля по главе 4.

1.Изобразите принципиальные схемы способов непосредственного и рассольного охлаждения. Объясните, в чем существенное различие этих способов охлаждения. 2. Виды изоляции. 3. Почему при рассольном охлаждении расход энергии на выработку холода будет больше, чем при непосредственном охлаждении? 4. Какие требования предъявляются изоляционным конструкциям 5. Почему, применяя рас­сольное охлаждение, необходимо устанав­ливать большее количество компрессоров? 6. Почему через изолированное огражде­ние может проходить поток водяных паров и какой вред это может нанести изоляции? 7. Какие требования предъявляют к тепло­изоляционным материалам? 8. Почему изо­ляционные материалы, обладающие низким коэффициентом теплопроводности, имеют, как правило, малую удельную массу? 9. Почему увлажнение изоляции приводит к увеличе­нию коэффициента теплопроводности? 10. Ка­кие качества присущи пенопластам? 11. Ка­кие изоляционные конструкции применяют на судах? 12. Почему скоропортящиеся продукты хранятся при низкой температуре? 13. Факторы, влияющие на качество и условия хранения пищевых продуктов. 14. Факторы, влияющие на процесс охлаждения продуктов. 15. Назовите преимущества воздушных систем охлаждения. 16. Какие теплопритоки учитываются при определении необходимой холодопроизводительности установки? 17. С какой стороны изоляционной конструкции нужно устанавливать пароизоляцию?

Литература по главе 4.

1 Ладин Н.В., Абдульманов Х.А., Лалаев Г.Г. Судовые рефрижераторные установки. Учебник. Москва, Транспорт, 1993.-246 с.

2. Мааке В., Эккерт Г.-Ю., Кошпен Жан-Луи. Польманн. Учебник по холодильной технике: Основы, комплектующие, расчеты / Пер. с франц. под. ред. д.т.н. В. Б. Сапожникова. Изд-во МГУ 1998, 1142 с.

3. Швецов Г. М., Ладин Н. В. Судовые холодильные установки: Учебник для
вузов. - М.: Транспорт, 1986. - 232 с.