- •Оглавление
- •Введение
- •1. Исходные данные
- •2. Выбор функциональной схемы холодильной установки и расчет термодинамических циклов
- •2.1 Выбор расчетного режима
- •2.2 Выбор термодинамических циклов холодильной установки
- •2.3 Построение термодинамических циклов
- •3. Подбор холодильного оборудования
- •3.1 Компрессорные агрегаты
- •3.2 Подбор водяных конденсаторов
- •3.3 Подбор градирни
- •3.4 Подбор батарей
- •3.5 Подбор воздухоохладителей
- •3.6 Подбор линейного ресивера
- •3.7 Подбор циркуляционных ресиверов
- •3.12 Подбор промежуточных сосудов
- •3.13 Подбор водяных насосов
- •3.14 Подбор аммиачных насосов
- •3.15 Расчет трубопроводов
- •4. Объемно-планировочные решения
- •5. Автоматизация холодильной установки
- •6. Разработка принципиальной схемы холодильной установки
- •Список использованной литературы
3.12 Подбор промежуточных сосудов
Промежуточные сосуды подбираются по значению внутреннего диаметра так чтобы скорость движения пара в сосуде не превышала допустимые значения.
Dп. с. = [4∙mкм∙u3i/ (π∙ ωп. с.)] 0,5 [1],
где
u3i - удельный объем в точке 3 (см. таблицу 3)
ωп. с - скорость движения пара в аппарате, ωп. с= 0,5 м/с [1].
Промежуточный сосуд подбирается для каждого компрессорного агрегата нижней и верхней ступени.
Массовый расход хладагента одного компрессорного агрегата нижней ступени:
m нкм3.1= mнкм3/2= 0,65/2= 0,325 кг/с
Dп. с. = [4∙ m нкм3.1∙u3/ (π∙ ωп. с.)] 0,5 = [4∙0,325∙0,39/ (3,14∙0,5)] 0,5 = 0,568 м
Подбираем промежуточный сосуд (для каждого компрессорного агрегата) марки 60 ПС3.
Основные характеристики [10]:
вместимость, м30,67,диаметр, мм600,высота, мм3640,наружная поверхность змеевика, м28,6 м2,масса, кг1230.
3.13 Подбор водяных насосов
Водяные насосы подбираются по объемной подаче воды и напору.
Объемная подача воды соответствует объемной подаче воды через градирню:
Vн. в. р= Vw. гр= 0,21 м3/с= 756 м3/ч;
Выбираем три насоса (два рабочих и один резервный) фирмы Grundfos марки TP 250-310/4 с характеристиками [10]:
Объемная подача Vн. в, м3/ч – 380, Номинальный напор Н, м - 25
Потребляемая мощность Nн. в, кВт - 55
Длина, мм – 950, Ширина, мм - 858
Высота, мм – 1510, Масса, кг-760
Объемная подача двух насосов:
Vн. в= Vw. гр·2= 380·2= 760 м3/ч.
3.14 Подбор аммиачных насосов
Аммиачные насосы подбираются по значению объемной подачи хладагента и напору.
Расчетная объемная подача аммиачного насоса:
Vн. а. рi = Qтi∙n∙ νж/r0 [1],
где
n - кратность циркуляции хладагента, при верхней подаче n= 6-15 [1];
ν жi - удельный объем жидкого аммиака на линии насыщенной жидкости, кг/м3;
r0 - теплота парообразования аммиака, кДж/кг.
Для температуры - 7°С:
r01 = 1285,9 кДж/кг; [3]
νж1= 1,543·10-3 м3/кг; [3]
Vн. а. р1 = 405∙8∙1,543·10-3 /1285,1= 0,0039 м3/с= 14,04 м3/ч
Выбираем два аммиачных герметичных насоса (один рабочий и один резервный) фирмы Hermetic марки HRP 5050 с характеристиками [10]:
Объёмная подача 14,3м3/ч;
Номинальный напор 25 м;
Габаритные размеры 520х310х349 мм.
Для температуры - 19°С:
r02 = 1325,5 кДж/кг; [3]
ν ж2= 1,506·10-3 м3/кг; [3]
Vн. а. р2 = 510∙8∙1,506·10-3 /1325,5 = 0,0046 м3/с= 16,7 м3/ч
Выбираем два аммиачных герметичных насоса (один рабочий и один резервный) фирмы Hermetic марки HRP 8050 с характеристиками [10]:
Объёмная подача 30,7м3/ч;
Номинальный напор 25 м;
Габаритные размеры 555х310х351 мм.
Для температуры - 40°С:
r03 = 1388,9 кДж/кг; [3]
νж3= 1,449·10-3 м3/кг; [3]
Vн. а. р3 = 590∙8∙1,449·10-3 /1388,9= 0,0049 м3/с= 17,7 м3/ч
Выбираем два аммиачных герметичных насоса (один рабочий и один резервный) фирмы Hermetic марки HRP 8050 с характеристиками [10]:
Объёмная подача 30,7м3/ч;
Номинальный напор 25 м;
Габаритные размеры 555х310х351 мм.
3.15 Расчет трубопроводов
Трубопроводы однофазной среды рассчитываются по внутреннему диаметру и падению давления.
dтр. р= [4·Vтр. i/ (π·ωтр. i)] 0,5, [4]
где
Vтр. i - объемная подача вещества по трубопроводу, м3/с;
ωтр. i - скорость движения среды в трубопроводе, м/с.
Нагнетательный трубопровод одного компрессорного агрегата
Скорость движения пара в нагнетательном трубопроводе:
ωтр. н= 15¸30 м/с [4];
Vтр. i= mкм. i∙v2i,
где
mкм. i - массовый расход хладагента, кг/с;
v2i, v4i - удельный объем в точке 2 и 4 (см. таблицу 1, 2,3)
Для температуры t0= - 7°C:
dтр. р. н1= [4· (mкм.1∙v21/2) / (π·ωтр. н)] 0,5= [4· (0,5∙0,13/2) / (3,14·20)] 0,5= 0,045 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 57×3,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. н1= 4· (mкм.1∙v21/2) / (π· d2 тр. н1) = 4· (0,5∙0,13/2) / (3,14·0,052) = 16,56 м/с.
Для температуры t0= - 19°C:
dтр. р. н2= [4· (mкм.2∙v22/2) / (π·ωтр. н)] 0,5= [4· (0,65∙0,14/2) / (3,14·20)] 0,5= 0,054 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 57×3,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. н2= 4· (mкм.2∙v22/2) / (π· d2 тр. н2) = 4· (0,65∙0,14/2) / (3,14·0,052) = 23,2 м/с.
Для температуры t0= - 40°C:
Нагнетательный трубопровод компрессорного агрегата верхней ступени:
dтр. р. н3в= [4· (mкм.3в∙v43/2) / (π·ωтр. н)] 0,5= [4· (0,84∙0,13/2) / (3,14·20)] 0,5= 0,058 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 57×3,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. н3в= 4· (mкм.3в∙v43/2) / (π· d2 тр. н3в) = 4· (0,84∙0,13/2) / (3,14·0,052) = 23,2 м/с.
Нагнетательный трубопровод компрессорного агрегата нижней ступени:
dтр. р. н3н= [4· (mкм.3н∙v23/2) / (π·ωтр. н)] 0,5= [4· (0,65∙0,5/2) / (3,14·20)] 0,5= 0,102 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 108×4 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. н3н= 4· (mкм.3н∙v23/2) / (π· d2 тр. н3н) = 4· (0,65∙0,5/2) / (3,14·0,12) = 20,7 м/с.
Общий нагнетательный трубопровод
dтр. р. н= [4· (mкм.1∙v21+ mкм.2∙v22 +mкм.3в∙v43) / (π·ωтр. н)] 0,5= [4· (0,5∙0,13+ 0,65∙0,14+0,84∙0,13/2) / (3,14·20)] 0,5= 0,130 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 133×4 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. н3в= 4· (mкм.1∙v21+ mкм.2∙v22 +mкм.3в∙v43) / (π· d2 тр. н) =
4· (0, 5∙0,13+0,65∙0,14+0,84∙0,13) / (3,14·0,1252) = 21,6 м/с.
Всасывающий трубопровод одного компрессорного агрегата. Скорость движения пара во всасывающем трубопроводе:
ωтр. в= 10¸25 м/с [1].
Для температуры t0= - 7°C:
dтр. р. в1= [4· (Vт1/2) / (π·ωтр. в)] 0,5= [4· (0,252/2) / (3,14·15)] 0,5= 0,103 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 108×4 мм. Уточняем скорость движения пара:
ωтр. в1= 4· (Vт1/2) / (π· d2 тр. в1) = 4· (0,252/2) / (3,14·0,12) = 16,05 м/с.
Для температуры t0= - 19°C:
dтр. р. в2= [4· (Vт2/2) / (π·ωтр. в)] 0,5= [4· (0,53/2) / (3,14·15)] 0,5= 0,150 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 159×4,5 мм. Уточняем скорость движения пара:
ωтр. в2= 4· (Vт2/2) / (π· d2 тр. в2) = 4· (0,53/2) / (3,14·0,152) = 15 м/с.
Для температуры
t0= - 40°C:
Всасывающий трубопровод компрессорного агрегата верхней ступени:
dтр. р. в3в= [4· (Vт3в/2) / (π·ωтр. в)] 0,5= [4· (0,53/2) / (3,14·20)] 0,5= 0,150 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 159×4,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. в3в= 4· (Vт3в/2) / (π· d2 тр. в3в) = 4· (0,53/2) / (3,14·0,152) = 15 м/с.
Всасывающий трубопровод компрессорного агрегата нижней ступени:
dтр. р. н3н= [4· (Vт3н/2) / (π·ωтр. н)] 0,5= [4· (1,44/2) / (3,14·15)] 0,5= 0,247 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 273×8 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. в3н= 4· (Vт3н/2) / (π· d2 тр. в3н) = 4· (1,44/2) / (3,14·0,252) = 14,67 м/с.
Общий всасывающий трубопровод
Для температуры t0= - 7°C:
dтр. р. в1= [4·Vт1/ (π·ωтр. в)] 0,5= [4· 0,252/ (3,14·15)] 0,5= 0,146 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 159×4,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. в1= 4·Vт1/ (π· d2 тр. в1) = 4·0,252/ (3,14·0,152) = 14,27 м/с.
Для температуры t0= - 19°C:
dтр. р. в2= [4·Vт2/ (π·ωтр. в)] 0,5= [4·0,53/ (3,14·15)] 0,5= 0,212 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 219×7 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. в2= 4·Vт2/ (π· d2 тр. в2) = 4· 0,53/ (3,14·0,22) = 16,88 м/с.
Для температуры t0= - 40°C:
dтр. р. н3н= [4·Vт3н/ (π·ωтр. н)] 0,5= [4·1,44/ (3,14·15)] 0,5= 0,349 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 377×9 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. в3н= 4·Vт3н/ (π· d2 тр. в3н) = 4·1,44/ (3,14·0,352) = 14,97 м/с.
Жидкостный трубопровод (от конденсаторов до линейного ресивера)
Жидкостной трубопровод подбираем по значению падения давления в трубопроводе.
dтр. р. ж. к= (l+Σlэ) ∙lтр∙w2тр. н. к/2∙v3∙Δp, [4]
где
l - длинна трубопровода, l= 10 м;
Σlэ - эквивалентная длинна (потеря давления на местном сопротивлении замененная потерей давления на прямом участке трубы, для углового вентиля lэв= 10 м; для отвода
lэв= 0,5 м;
lтр - коэффициент трения внутренней поверхности трубы,
для жидких хладагентов lтр= 0,03¸0,035 [4];
Δp - допустимое падение давления в трубопроводе на участке между конденсатором и линейным ресивером, Δp= 1,2 кПа [4].
На линии от конденсатора до линейного ресивера имеется два угловых вентиля и два отвода.
dтр. р. ж. к= (10+ (2∙10+2∙0,5) ∙0,03∙0,52/ (2∙1,702∙10-3∙1,2∙103) = 0,057 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 76×3,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж. к = 4· (Vтр. ж) / (π· d2тр. ж. к) = 4·3,39∙10-3/ (3,14·0,072) = 0,88 м/с.
Жидкостной трубопровод (от линейного ресивера до распределительной станции)
dтр. р. ж. л= [4·Vтр. ж/ (π·ωтр. ж)] 0,5= [4·3,39∙10-3/ (3,14·1)] 0,5= 0,065 м
ωтр. ж - скорость движения жидкого аммиака на стороне нагнетания, ωтр. ж= 0,5¸1,25. [4]
Vтр. ж= (mкм1+ mкм2+ mкм3в) ∙v3= (0,5+0,65+0,84) ∙1,702∙10-3= 3,39∙10-3 м3/с;
Выбираем стальную бесшовную трубу 76×3,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж. л = 4· (Vтр. ж) / (π· d2тр. ж. л) = 4·3,39∙10-3/ (3,14·0,072) = 0,88 м/с.
Жидкостный трубопровод (от распределительной станции до циркуляционного ресивера с t01= - 7°C)
dтр. р. ж1= [4·mкм.1∙v3/ (π·ωтр. ж)] 0,5= [4· 0,5∙1,702∙10-3/ (3,14·1)] 0,5= 0,033 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 38×2,0 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж1= 4· (mкм.1∙v21/2) / (π· d2 тр. н1) = 4·0,5∙1,702∙10-3/ (3,14·0,0322) = 1,06 м/с.
Жидкостный трубопровод
(от распределительной станции до циркуляционного ресивера с t02= - 19°C)
dтр. р. ж2= [4·mкм.2∙v3/ (π·ωтр. ж)] 0,5= [4· 0,65∙1,702∙10-3/ (3,14·1)] 0,5= 0,038 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 45×2,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж2= 4· (mкм.1∙v21/2) / (π· d2 тр. н1) = 4·0,65∙1,702∙10-3/ (3,14·0,042) = 0,88 м/с.
Жидкостной трубопровод (от распределительной станции до циркуляционного ресивера с t03= - 40°C)
dтр. р. ж3= [4·mкм.3н∙v3/ (π·ωтр. ж)] 0,5= [4· 0,84∙1,702∙10-3/ (3,14·1)] 0,5= 0,043 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 45×2,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж3= 4· (mкм.1∙v21/2) / (π· d2 тр. н1) = 4·0,84∙1,702∙10-3/ (3,14·0,042) = 1,14 м/с.
Жидкостной трубопровод
(от распределительной станции до промежуточных сосудов)
dтр. р. ж. пс= [4· (mкм.3в - mкм.3н) ∙v3/ (π·ωтр. ж)] 0,5= [4· (0,84-0,65) ∙1,702∙10-3/ (3,14·1)] 0,5= 0,020 м.
Выбираем стальную бесшовную трубу 25×1,6 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж. пс = 4· (mкм.3в - mкм.3н) / (π·d2тр. р. ж. пс) = 4· (0,84-0,65) ∙1,702∙10-3/ (3,14·0,0252) = 1,03 м/с.
Жидкостный трубопровод
(от циркуляционного ресивера до потребителей холода)
Для температуры t0= - 7°C:
dж. р. пх1= [4·Vн. а. р1/ (π·ωтр. ж)] 0,5= [4· (14,3/3600) / (3,14·1)] 0,5= 0,071 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 76×3,5 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж. пх1 = 4· Vн. а. р1/ (π·d2 ж. р. пх1) = 4· (14,3/3600) / (3,14·0,072) = 1,03 м/с.
Для температуры t0= - 19°C:
dж. р. пх2= [4·Vн. а. р2/ (π·ωтр. ж)] 0,5= [4· (30,7/3600) / (3,14·1)] 0,5= 0,104 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 108×4,0 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж. пх2 = 4· Vн. а. р2/ (π·d2 ж. р. пх2) = 4· (30,7/3600) / (3,14·0,12) = 1,09 м/с.
Для температуры t0= - 40°C:
dж. р. пх3= [4·Vн. а. р3/ (π·ωтр. ж)] 0,5= [4· (30,7/3600) / (3,14·1)] 0,5= 0,104 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 108×4,0 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωтр. ж. пх3 = 4· Vн. а. р3/ (π·d2 ж. р. пх3) = 4· (30,7/3600) / (3,14·0,12) = 1,09 м/с.
Парожидкостный трубопровод
(от потребителей холода до циркуляционного ресивера)
Движение двухфазной смеси вызывает увеличение гидравлического сопротивления в
Δpсм/ Δpп раз.
Для этого рассчитываем некоторую величину X являющаяся функцией от
Δpсм/ Δpп [4]:
X= (n-1) 0,9∙ (vж/vп) 0,5∙ (µж/µп) 0,1 [4],
где
X - функция от Δpсм/ Δpп;
vж - удельный объем жидкой фазы, м3/кг;
vп - удельный объем паровой фазы, м3/кг;
µж - вязкость жидкой фазы, м2/с;
µп - вязкость паровой фазы, м2/с;
dпжi= dпi∙ (Δpсм/ Δpп) 0,21,где
dп - диаметр трубы в предположении, что в трубе течет только пар,
dпi= [4·Vтi/ (π·ωп. в. т)] 0,5
Vпi= Q0i∙vпi∙/r0i
Для температуры t0= - 7°C:
vж1= 1,543∙10-3 м3/кг [3];
vп1= 0,373 м3/кг [3];
µж= 18,83∙105 Па∙с [3];
µп= 0,8881∙105 Па∙с [3];
X= (8-1) 0,9∙ (1,543∙10-3 /0,373) 0,5∙ (18,83∙105 /0,8881∙105) 0,1= 0,5;
При X= 0,5: Δpсм/ Δpп= 9,59 [4];
dп1= [4·0,252 / (3,14·15)] 0,5= 0,146м;
dп. ж1= 0,146∙9,590,21= 0,235 м;
Выбираем стальную бесшовную трубу 219×7 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωп. в. т1 = 4·V п1/ (π·d2 п. ж1) ∙ (Δpсм/ Δpп) 0,42 = 4· 0,252/ (3,14·0,22) ∙ 9,590,42= 20,74 м/с.
Для температуры t0= - 19°C:
vж2= 1,506∙10-3 м3/кг [3];
vп2= 0,5977 м3/кг [3];
µж2= 21,38∙105 Па∙с [3];
µп2= 0,8566∙105 Па∙с [3];
X= (8-1) 0,9∙ (1,506∙10-3 /0,5977) 0,5∙ (21,38∙105 /0,8566∙105) 0,1= 0,73
При X= 0,73, Δpсм/ Δpп= 12,5 [4];
dп2= [4·0,53/ (3,14·15)] 0,5= 0,21 м;
dп. ж2= 0,21∙9,590,21= 0,338 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 328×8 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωп. в. т2 = 4·V п2/ (π·d2 п. ж2) ∙ (Δpсм/ Δpп) 0,42 = 4· 0,53/ (3,14·0,302) ∙ 12,50,42= 21,7 м/с.
Для температуры t0= - 40°C:
vж3= 1,449∙10-3 м3/кг [3];
vп3= 1,553 м3/кг [3];
µж3= 27,6∙105 Па∙с [3];
µп3= 0,807∙105 Па∙с [3];
X= (8-1) 0,9∙ (1,449∙10-3/1,553) 0,5∙ (27,6∙105 /0,807∙105) 0,1= 0, 3
При X= 0, 3, Δpсм/ Δpп= 2,4 [4];
Vп2= 590∙1,553/1388,9= 0,66 м3/с
dп2= [4·1,44/ (3,14·15)] 0,5= 0,349 м;
dп. ж2= 0,349∙2,40,21= 0,419 м
Выбираем стальную бесшовную трубу 377×9 мм.
Уточняем скорость движения пара:
ωп. в. т3 = 4·V п3/ (π·d2 п. ж3) ∙ (Δpсм/ Δpп) 0,42 = 4· 1,44/ (3,14·0,352) ∙ 2,40,42= 21,63 м/с.