7. Розрахунок і підбір основного обладнання системи холодопостачання

Для здійснення процесу тепловологісної обробки повітря в зрошувальній камері в теплий період потрібна холодна вода. Холодну воду звичайно отримують з використанням природних та штучних джерел холоду, а також випарного охолодження та комбінованих схем.

При виконанні даної роботи в якості джерела холодопостачання УКП рекомендовано приймати холодильну станцію, обладнану двома холодильними машинами.

Метою розрахунку є отримання необхідних даних для підбору основного обладнання холодильної станції. У задачу розрахунку входить:

– знаходження потрібної об’ємної продуктивності компресора;

– визначення потрібних поверхонь теплообміну конденсатора та випарника.

В якості вихідних даних для розрахунку використовується холодильна потужність зрошувальної камери Q_охл (див. пункт 4.1.1), температура води до і після зрошувальної камери відповідно τ_к і τ_н (розділ 5).

Розрахунок виконується за наступним порядком.

1. Визначається потрібна холодопродуктивність холодильної станції:

, (57)

де: 1,1 – коефіцієнт, який враховує невиробничі втрати холоду у трубопроводах.

2. Приймається кількість холодильних машин та визначається холодопродуктивність однієї машини:

, (58)

де: n_М – кількість прийнятих до установки машин, шт.

3. Визначається температура випаровування хладону у випарнику t_и, °С, за формулою:

, (59)

де: τ_к – температура води на вході у випарник дорівнює температурі води після зрошувальної камери (розділ 5);

τ_н – температура води на виході з випарника дорівнює температурі води перед зрошувальною камерою (розділ 5).

4. Визначається температура пари хладону t_вс, °С, яка всмоктується у циліндр компресора:

. (60)

5. Визначається температура конденсації пари хладону у конденсаторі t_К, °С:

, (61)

де: τ_Кн і τ_Кк – температура води відповідно на вході і виході конденсатора, приймаються τ_Кн = 20...22°С і τ_Кк = 25...27°С.

6. Приймається температура переохолодження рідкого хладона (перед дроселюючим пристроєм) t_П, °С:

. (62)

7. Визначається коефіцієнт подачі компресора:

. (63)

де: λ₁ – об’ємний коефіцієнт, який враховує вплив об’єму мертвого простору та ступінь стиснення пари хладону у циліндрі, визначається по формулі:

, (64)

де: с – коефіцієнт мертвого простору, який приймається для великих компресорів 0,02 та для малих 0,05;

m – показник політропи, який приймається для хладонових компресорів, дорівнює 0,9÷1,1;

Р_К – тиск конденсації, Па;

Р_u – тиск випаровування, Па;

λ₂ – коефіцієнт підігріву, який враховує зміну об’єму пари хладону при її контакті зі стінками циліндра, для вертикальних та V-образних компресорів визначається по формулі:

, (65)

λ₃ – коефіцієнт дроселювання, який враховує зменшення кількості пари, що засмоктується внаслідок опору при всмоктуванні та нагнітанні, приймається рівним 0,94...0,97;

λ₄ – коефіцієнт щільності, який враховує витік пари хладону через нещільності у поршневих кільцях та клапанах, приймається рівним 0,96...0,98.

8. Визначається значення теоретичного холодильного коефіцієнту по формулі:

, (66)

де: i_Ип – ентальпія пари хладону при температурі випаровування t_u, кДж/кг;

і_Иж – ентальпія рідкого хладону при температурі випаровування t_u, кДж/кг;

і_Кп – ентальпія пари хладону при температурі конденсації t_К, кДж/кг.

9. Визначається об’ємна продуктивність хладону q_V, кДж/м³, по формулі:

, (67)

де: V_П – питомий об’єм пари хладону, м³/кг.

Потрібні термодинамічні показники хладону R-12 з достатньою точністю можна визначити за формулами:

, Па; (68)

, кДж/кг; (69)

, кДж/кг; (70)

, м³/кг. (71)

10. Годинний об’єм, який описується поршнем компресора V_П, м³/год, визначається по формулі:

. (72)

11. По значенню V_П і Q_ст по таблиці 12 обирається компресор.

Стандартна холодопродуктивність компресора Q_ст, Вт, визначається за формулою:

. (73)

де: q_Vст і λ_ст – об’ємна продуктивність хладону і коефіцієнт подачі компресора при стандартних умовах (t_u = -15°С, t_К = 30°С) [5];

q_Vст = 1332,4 кДж/м³;

λ_ст = 0,67.

12. Визначається теоретична та індикаторна потужність компресора:

; (74)

; (75)

де: η_i – індикаторний к.к.д. компресора.

; (76)

N_i – дійсна індикаторна потужність компресора, Вт.

13. Визначається теплове навантаження на конденсатор Q_К, Вт:

; (77)

14. Потрібна площа поверхні теплообміну на конденсаторі F_К, м², визначається по формулі:

; (78)

де: K_К – коефіцієнт теплопередачі конденсатора для горизонтальних кожухотрубних конденсаторів, приймається рівним 400...640 Вт/(м²·°С);

∆t_К – середньологаріфмічна різниця температур пари хладону та охолоджуючої води:

; (79)

де: ∆t_К1 = t_К – τ_Кн; ∆t_К2 = t_К – τ_Кк.

15. Визначається потрібна подача води на охолодження конденсатора:

, (80)

де: С_W – теплоємкість води, приймається рівною 4,187 кДж/(кг·°С);

ρ_W – густина води, приймається рівною 1000 кг/м³.

16. Визначається потрібна площа поверхні теплопередачі випарника F_и, м²:

; (81)

де: К_u – коефіцієнт теплопередачі для хладонових кожухотрубних випарників з ребристою поверхнею труб, приймається рівним 400...525 Вт/(м²·°С) [5];

∆t_u – середньологаріфмічна різниця температур киплячого хладону та охолодженої води:

; (82)

де: ∆t_и1 = τ_к –t_и; ∆t_и2 = τ_н –t_и.

17. По величині потрібної площі поверхні теплообміну по таблицям 13, 14 і 15 обираються конденсатор та випарник.

18. По величині ємності міжтрубного простору конденсатора вибирається ресивер (табл. 16 и 17).

19. По величині витрати води, що подається в зрошувальну камеру G_ж (розділ 5), вибираються насоси (табл. 18).

20. Визначається об’єм бака-акумулятора V_б, м³:

; (83)

де: t_max = τ_н (розділ 5);

t_min = 6°С [5].