Страница 9 из 13
Количество тепла, которое холодильная машина отнимает от охлаждаемой среды в единицу времени, называется холодопроизводительностью холодильной машины . Она определяется количеством хладагента G , проходящего в единицу времени (кг/с или кг/ч), и его массовой холодопроизводительностью q 0 Дж/кг (ккал/кг):
Охлаждение можно определить как снижение температуры вещества или среды ниже температуры окружающей среды. Охлаждение - это процесс понижения температуры и поддержания ее в заданном пространстве с целью охлаждения продуктов, сохранения определенных веществ или обеспечения атмосферы, проводящей телесное утешение. Хранение скоропортящихся пищевых продуктов, фармацевтических препаратов или других предметов, находящихся под холодильниками, обычно называют холодным хранением. Такое охлаждение проверяет как рост бактерий, так и неблагоприятные химические реакции, которые происходят в нормальной атмосфере.
Q 0 = G × q 0 = G (i 1 - i 4). (57)
Холодопроизводительность, подсчитанная по испарителю холодильной машины, должна соответствовать производительности компрессора. Холодопроизводительность компрессора выражают также произведением действительного объема V д м 3 /с (м 3 /ч) пара, засасываемого компрессором, и объемной холодопроизводительности q υ в Дж/м 3 (ккал/м 3):
Наиболее важным фактором холодного хранения является температура окружающей среды. Хранить продукт в морозильной камере нельзя. Озколь сообщил, что во многих местах системы охлаждения и что это происходит во время процесса. Таштуш исследовал процесс жары и при холодном хранении фруктов и овощей и определил их для представления этих процессов. Уравнения решаются для разных условий хранения.
Цель расчета нагрузки на охлаждение важно правильно и экономично выбирать компоненты системы, такие как компрессор, конденсатор и т.д. танер и Айберс заявили, что для выбора идеальной системы охлаждения требуется хороший расчет охлаждающей нагрузки, и все источники охлаждающей нагрузки должны быть приняты во внимание.
Q 0 = V д × q υ . (58)
Действительный объем засасываемого пара можно выразить через объем V h , описываемый поршнем,
V д = V h × λ . (59)
Объем, описываемый поршнем, определяется размерами цилиндра и частотой вращения вала:
где V h - объем, описываемый поршнем компрессора, м 3 /с в формуле (60) или м 3 /ч в формуле (61);
Объясняется, что для расчета охлаждающей нагрузки важны температура окружающей среды при холодном хранении, состояние хранимого продукта перед поступлением в холодильную камеру, ежедневные рабочие часы и определение того, какой продукт будет храниться. Емкость компрессора должна быть достаточной, чтобы всасывать и закачивать охлаждающий газ в компрессор.
Подготовка инвестиционного плана и технико-экономического обоснования для холодильного склада должна быть первой, чтобы спроектировать холодильный магазин. Должно быть определено местоположение холодильного хранилища, расстояние хранения до хранящегося продукта, транспорт, расстояние до рынка, решение о хранящихся продуктах и цель хранения. Цели построения холодильного хранилища должны заключаться в том, чтобы проектировать его не только для конкретного продукта, но и для различных видов продукции.
D - диаметр цилиндра, м;
S - ход поршня, м;
n - частота вращения вала компрессора, об/с в формуле (60) или об/мин в формуле (61);
z - число цилиндров.
Один и тот же компрессор, работающий в разных условиях эксплуатации, имеет резко отличающиеся рабочие объемные и энергетические характеристики и разную холодопроизводительность. Существенное влияние на рабочие характеристики и холодопроизводительность оказывает степень сжатия, т. е. отношение p к / p 0 . С увеличением этого отношения резко возрастают объемные потери вследствие расширения пара из вредного пространства, т. е. снижается λ с. Чем больше вредное пространство, тем сильнее это влияние. Увеличение степени сжатия сопровождается повышением температуры в конце сжатия и сильным нагреванием стенок машины. В связи с этим увеличивается вредный теплообмен между всасываемым паром и стенками, т. е. снижается λ ω . Возрастают также потери от неплотности.
Конструкция некоторых небольших холодильных камер вместо большого холодильного хранилища из-за невозможности холодного хранения более чем одного продукта сводит к минимуму стоимость энергии и непредвиденные расходы. Для расчета охлаждающей нагрузки окружающей среды требуется подробная информация о конструкции, используемая в качестве холодильных складов и метеорологических условий. Необходимо следовать приведенным ниже шагам.
Использование данных: после сбора соответствующих данных, охлаждающая нагрузка может быть рассчитана в соответствии с определенными условиями окружающей среды. В этом исследовании рассматривается способ расчета охлаждающей нагрузки для проектирования холодильного хранения и выбора элементов системы охлаждения. Как создать холодное хранение объясняется использованием разных литератур.
При всасывании влажного пара сильно снижается производительность ввиду того, что капельки жидкости, оставшиеся после сжатия во вредном пространстве, при обратном расширении занимают значительный объем. Кроме того, при всасывании влажного пара на испарение капель хладагента в полостях машины дополнительно затрачивается работа в цикле без увеличения холодопроизводительности.
Расчет холодопроизводительности мультизональных систем и центральных кондиционеров
Чтобы рассчитать тепловую нагрузку при холодном хранении, необходимо определить и суммировать тепловое количество произведенного тепла всеми источниками. Нагрузка тепла состоит из теплоты передачи, температуры проникновения, тепла продуктов, других источников тепла и неизвестного и неожиданного тепла для расчета охлаждающей нагрузки. Расчеты осуществлялись в соответствии с приведенными выше объяснениями.
Вычисление температуры воздуха на выходе
Тепловая мощность передачи. Расчет теплоты передачи, создаваемой стенами, полом и потолком, требует информации о толщине и типе изоляционного материала, используемого при строительстве холодильной камеры, строительстве здания, физических характеристиках объема холодного хранения, температуре окружающей среды и окружающей среды и эффект солнечного света. Для расчета теплоты передачи использовались следующие уравнения.
При разных температурах кипения t 0 , конденсации t к и переохлаждения перед регулирующим вентилем t и холодильная машина с одним и тем же компрессором дает разную холодопроизводительность Q 0 . С повышением t 0 и понижением t к и t и холодопроизводительность увеличивается, а с понижением t 0 и повышением t к и t и - уменьшается. Особенно резкое влияние оказывает на холодопроизводительность машины температура кипения хладагента: повышение t 0 на 1°С в аммиачных машинах приводит к увеличению Q 0 примерно на 6%, во фреоновых- на 4%. Поэтому по холодопроизводительности машины сравнивают при определенных температурных условиях (табл. 1).
Следующее уравнение используется для практических расчетов. Основным эффективным фактором общего коэффициента теплопередачи является теплопроводность и толщина материала. Эффект других факторов обычно можно пренебречь. Толщина изоляционных материалов определяется из-за инвестиций и затрат на управление.
Расчет мощности с использованием дополнительных параметров
Благодаря использованию данных долгосрочных температурных данных, расчетных внешних температур, данные о влажной и сухой температуре также даются Озколом. Теплота инфильтрации: Интенсивная тепловая нагрузка определяется как значение, полученное при входе воздуха с более высокой энтальпией в холодное хранилище.
Таблица 1
В каталогах и справочниках холодопроизводительность компрессоров указана для работы в сравнительных условиях. Стандартные температуры предусмотрены ГОСТ 6492-68.
Холодопроизводительность, подсчитанная при стандартных сравнительных температурах, называется «стандартной» холодопроизводительностью Q 0 cт. Холодильные машины практически работают при условиях, отличающихся от сравнительных. Эти условия называются рабочими, холодопроизводительность, определяемая при них, - рабочей холодопроизводительностью Q 0 pa6 .
Могут возникнуть некоторые структурные деформации, такие как окна, двери и стены, которые могут вызвать утечку воздуха. Утечка воздуха создает дополнительную тепловую нагрузку во время холодного хранения. Эта тепловая нагрузка может быть рассчитана с использованием следующего уравнения.
Расчет и подбор оборудования холодильной установки
Тепло продукта: самым важным фактором для определения внутренней температуры является использование холодного хранилища. Внутренняя температура, необходимая для охлаждения, определяется как температура хранения. Тот факт, что некоторые хранимые продукты содержат воду в своей структуре, приводят к некоторым изменениям, таким как снижение температуры во время хранения, конденсация водяного пара, замерзание воды и жидкости, тепловой выход, если происходит какая-либо химическая реакция.
Холодопроизводительность при рабочих условиях
Q 0 paб = V h × λ раб × q υ раб, (62)
при стандартных условиях
Q 0ст = V h × λ ст × q υ ст, (63)
где q υ ст, q υ раб - объемная холодопроизводительность соответственно при стандартных и рабочих условиях;
λ ст, λ раб - коэффициент подачи хладагента соответственно при стандартных и рабочих условиях.
Номинальная и оптимальная мощность кондиционера
Хранимый продукт, который содержит воду в своей структуре, создает тепловую нагрузку, теряя при этом скрытую теплоту при конденсации или замораживании. Известно, что хранящиеся продукты, особенно фрукты, овощи продолжают свою жизнеспособность после сбора урожая, и они рассеивают тепло в результате некоторых химических реакций на окружающую среду в течение этого периода.
Если холодные хранящиеся материалы помещаются в пластиковые или деревянные ящики, необходимо учитывать тепловую нагрузку этих коробок. Уравнение 5 рассчитывает тепловую нагрузку, создаваемую холодным хранящимся продуктом. Охлаждение можно классифицировать как кратковременное охлаждение и долгосрочное охлаждение.
Разделив (62) на (63), получим:
Значения коэффициентов подачи λ хладагента и индикаторного к. п. д. η i в зависимости от р к / р 0 принимают ориентировочно по рис. 1.
Рис. 1 - Графики коэффициентов подачи λ и индикаторных к. п. д. η i для компрессоров: а - работающих на хладопе-12; б - аммиачных бескрейцкопфпых (1 и 2 - соответственно для средних и крупных компрессоров); в - работающих на фреоне-22; г - крейцкопфных
Расчет холодильной установки и подбор холодильного оборудования
Расчет предварительного охлаждения тепловой нагрузки выше точки замерзания: предварительное охлаждение увеличивает время хранения после того, как продукт ожидают 24 часа в холодной комнате. Продукты могут быть помещены в помещения перед охлаждением перед их помещением в хранилища. Большие различия между температурой продукта и хранением вызывают чрезмерную работу испарителей. Это учитывается как коэффициент загрузки при расчете нагрузки охлаждения. Фактор нагрузки необходим только для холодильных складов, в которых есть помещение для предварительного охлаждения.
Для определения рабочей холодопроизводительности машины при изменении режима работы исходят из стандартной холодопроизводительности
Кроме потерь, учитываемых коэффициентом подачи компрессора, в действительной холодильной машине имеются потери холода вследствие теплопритока через трубопроводы и от некоторых вспомогательных механизмов - насосов и вентиляторов испарителей, циркуляторов воздуха в охлаждаемых помещениях и др. Работа, расходуемая на привод этих механизмов, превращается в эквивалентное количество тепла, которое воспринимается хладагентом и поступает в холодильную машину.
Вес ежедневных ящиков, введенных в холодильную камеру, рассчитывается следующим образом. Тепло, производимое при замораживании. Глубокое охлаждение после замораживания. Теплота созревания: тепло, выделяемое во время хранения, называется зрелости. Теплота зрелости вычисляется с использованием уравнения.
Мощность потребления и холодопроизводительность
Другие тепловые нагрузки: Другие тепловые нагрузки состоят из тепла, производимого людьми, работающими в холодильной камере, осветительными приборами, электродвигателями и процессами разморозки. Эта тепловая нагрузка может быть рассчитана следующим образом.
Следовательно, в холодильной технике различают холодопроизводительность установки нетто Q 0 нетт o и брутто Q 0 брутто. Первая - полезная холодопроизводительность без потерь, соответствующая расходу холода непосредственно на охлаждаемый объект. Вторая - холодопроизводительность компрессора , равная полезному расходу холода и указанным выше потерям. Коэффициент потерь ɛ = Q 0 нетт o / Q 0 брутто зависит от характера планировки холодильной установки, качества ее монтажа и теплоизоляции, системы охлаждения, производительности машины, температурного режима работы и т. д.
Обычно коэффициент разморозки 5 для электрических систем разморозки и 4 для систем горячего газа. Количество общего холодного хранящегося продукта. Конкретная тепловая нагрузка испарителя, испарительная способность испарителя, количество охлаждающего газа, удельная тепловая нагрузка конденсатора, испарительная способность конденсатора, давление тепла, мощность компрессора, коэффициент управления рассчитываются с помощью тележек для охлаждения газов.
Вычисления по диаграмме Молье
Емкость компрессора: Емкость компрессора эквивалентна количеству тепла, которое должно быть выбрано из холодильного хранилища. Если в холодильной камере используется компрессор, мощность компрессора определяется в зависимости от продолжительности ремонта, обслуживания и остановки и ежедневного рабочего времени компрессора. Суточный рабочий период зависит от температуры хранения, температуры испарителя и суточной продолжительности размораживания. Ежедневное рабочее время обычно изменяется между 14 и 20 часами.
При непосредственной системе охлаждения ɛ = 0,90÷0,95, а при рассольной - ɛ = 0,85÷0,96.
Вычисления по диаграмме Молье
Диаграмма Молье в графическом виде отражает все переменные величины, участвующие в расчете системы охлаждения.
Температура воздуха на выходе = T cyx. терм- к. п.д. * (T сух. терм. — T влажн. терм)/100
Емкость компрессора считается равной удалению общей тепловой нагрузки. Работа компрессора, теоретическое сжатие и теоретическая компрессионная работа могут быть рассчитаны по следующим уравнениям. После вычисления теоретической мощности компрессора эффективная мощность сжатия, которая также называется потребляемой мощностью, может быть определена с помощью.
Типовой расчет мощности кондиционера
Емкость испарителя: удельная тепловая нагрузка испарителя рассчитывается с использованием следующего уравнения после определения энтальпий для допустимых температур испарения и конденсации из диаграммы Моллера. Это означает, что система охлаждения принимает тепло от точки 1 до точки.
Приведенный ниже пример будет очень полезен для понимания того, какую информацию может предоставить диаграмма Молье.
Предположим, что мы измеряем температуру по сухому и влажному термометрам при помощи психрометра:
Тсух = 36 °C
Tвлажн = 22.2 °C.
Исходя из этих значений, мы можем определить на диаграмме Молье точку А и получить следующие данные:
Емкость испарителя равна суммарному удалению тепловой нагрузки. Эта охлаждающая нагрузка принимается испарителем, а затем подается в охлаждающий газ. Охлаждающий газ находится под давлением компрессора. Емкость испарителя можно вычислить с помощью. Охлаждающий эффект: Основная цель систем охлаждения - удалить тепло от холодного источника на максимальном уровне из хранилища. Потребление минимальной работы для этой цели зависит от эффективности охлаждения. Эффективность охлаждения или эффект охлаждения можно рассчитать, используя.
Снижение давления при всасывании компрессора, работа компрессора при более низкой эффективности и более продолжительном рабочем времени, чем обычно, увеличивает стоимость управления. Напротив, увеличение давления всасывания компрессора приводит к тому, что оно не соответствует оптимальным условиям работы и сокращению срока службы компрессора.
- Относительная влажность φ = 30%
- Абсолютная влажность x = 0,011 кг пара на 1 кг воздуха
Теперь предположим, что к.п. д. охлаждения испарительного охладителя составляет 82%.
К. п. д. охлаждения η = (T D1 -T D2)/(T D1 -T W1)*100 (1)
T D1 = температура по сухому
термометру на входе
T W = температура по
влажному термометру на выходе
T D2
= температура по сухому термометру на выходе
Вычисление температуры воздуха на выходе
Из соотношения (1) мы можем вычислить температуру воздуха на выходе испарительного охладителя ESAC, как:
T D2 = T D1 -η*(T D1 -T W1)/100=36-82*(36-22/2)/100 (2)
В результате получаем 24.7 °C.
Поскольку процесс является изоэнтальпическим, то на диаграмме Молье мы можем определить точку B. Точка B представляет состояние воздуха на выходе охладителя. Соответственно, получаем следующие параметры воздуха на выходе охладителя:
- Относительная влажность φ = 82,5 %
- Абсолютная влажность x = 0,016 кг пара на 1 кг воздуха
- Энтальпия паровоздушной смеси = 65,26 кдж/кг
Таблица температуры воздуха на выходе испарительного охладителя ESAC
| ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА | |||||||||
Температура | |||||||||
Расход воды
Разность между значениями относительной влажности воздуха на выходе и на входе охладителя позволяет вычислить количество воды, израсходованной на охлаждение 1 кг воздуха. Исходя из плотности воздуха ρ = 1,2 кг/м³, производим вычисления:
Q = ρ * (x 2 - x 1)* 1000 = 1.2*(0.01624-0.01133) * 1000
где Q это количество воды, израсходованной на охлаждение 1000 м³ воздуха, а x 1 и x 2 - значения абсолютной влажности на входе и выходе охладителя. Следовательно, расход воды составляет 5.89 кг/ч (л/ч) на 1000 м³/ч охлаждаемого воздуха при данных параметрах воздуха на входе и выходе охладителя.
Таблица расхода воды охладителем ESAC на 1000 м³воздуха
|
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА |
|||
Температура наружного воздуха | |||
Расчет теплопередачи между воздухом и водой
Поскольку процесс протекает при постоянной энтальпии, общее
энергосодержание паровоздушной смеси не изменяется: как видно из
диаграммы Молье, энтальпия точек A и B одинаковая, но часть
энергосодержания воздуха передается воде.
Если бы содержание
пара в воздухе на выходе испарителя было таким
же, как на входе, состояние воздуха на выходе было бы представлено на
диаграмме Молье точкой С. Разность энтальпий точек B и C равно
количеству тепла, отнятого у сухого воздуха для испарения воды. В нашем
случае разность составляет 65,26-53,62=11,64 кдж/кг воздуха.
Расчет холодопроизводительности испарительного охладителя
При помощи диаграммы Молье мы вычислили количество тепла, поглощенного в расчете на 1 кг охлажденного воздуха. Исходя из производительности испарительного охладителя по воздуху, мы можем оценить величину тепловой энергии, отнятой у воздуха в помещении, то есть холодопроизводительность испарительного охладителя.
Пример. Производительность испарительного охладителя FCX 22 T или FCX 22 B по воздуху составляет 22 000 м³/ч. По диаграмме Молье определяем величину энтальпии, отобранной у воздуха - 11.64 кдж/кг. Чтобы вычислить тепловую энергию, отобранную из 1 м³ воздуха, умножим эту величину на удельную плотность воздуха
(1,2 кг/м³):
11.64 кдж/кг х 1.2 кг/м3 = 13.97 кдж/м³
Теперь мы можем оценить холодопроизводительность FCX 22:
P = 13.97 кдж/м³х 22000 м³/ч /3600~85 кВт
Это значение соответствует состоянию воздуха при заданных значениях температуры, влажности и давления воздуха. При изменении условий наружного воздуха изменяется и холодопро изводительность.
Холодопроизводительность может быть выражена также как:
P = ρ *V *c p *(Tin - Tout), где
ρ : удельная плотность воздуха (кг/м³)
V: расход воздуха (м³/ч)
c p: удельная теплоемкость воздуха
(ккал/кг/°С)
Tin: температура воздуха на входе (°C)
Tout: температура воздуха на выходе (°C)