125628 (Фреоновая рассольная двухступенчатая холодильная установка)

Камчатский государственный технический университет мореходный

Кафедра холодильных факультет машин и установок

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине: "Судовые холодильные установки и системы кондиционирования воздуха"

На тему: "Фреоновая рассольная двухступенчатая холодильная установка"

Курсант Навильников Р.С.

Группа 97 СМ-2

Руководитель ст. преп. :

Сарайкина И.П.

ПЕТРОПАВЛОВСК-КАМЧАТСКИЙ 2000

Содержание

1. Задание на курсовую работу

2. Обоснование температур кипения и конденсации

3. Обоснование перехода к двухступенчатому сжатию

4. Описание схемы судовой холодильной установки

5. Тепловой расчет холодильной машины

6. Подбор оборудования

   1. Подбор компрессоров

6.2 Подбор теплообменников

6.3 Подбор конденсатора

6.4 Подбор испарителя

6.5 Подбор рессивера

1. Задание на курсовую работу

Подобрать холодильное оборудование и выполнить полную схему трубопроводов холодильной установки.

Исходные данные:

Хладоагент R 22

Q₀ = 70 кВт

t_п = -27⁰С

t_w = 27⁰C

Cистема охлаждения - РО

Способ подачи холодильного агента в испарительную систему - БН

Перечень сокращений:

Q₀ - холодопроизводительность, кВт;

t_п - температура воздуха в охлаждаемых объектах ,⁰С;

t_w - расчетная температура забортной воды,⁰С;

CО - система охлаждения;

РО - рассольное охлаждение;

СП - способ подачи холодильного агента в испарительную систему;

Н - насосно-циркуляционный;

БН - безнасосный;

ПТ - промежуточный теплообменник;

РТ – регенеративный теплообменник;

КМ - компрессор;

КД - конденсатор;

И - испаритель;

РК1 – регулирующий клапан 1;

РК2 – регулирующий клапан 2

2. Обоснование температур кипения и конденсации

1. Определяем температуру кипения :

t_ср=t_П –10= -27-10=-37 ⁰ C - РО

t₀=tср –5=-37-5=-42 ⁰C - РО или 231 К

t=5 ⁰ C

2. Определяем температуру конденсации:

t_w2=t_W +(34)=27+4=31 ⁰C

t_K=tw2+(2-3)=31+3=34 ⁰C или 307 К

t_K=2 ⁰C

3. По значению t₀ и t_К определяем р₀ и р_К: р₀=0,096 МПа , р_К=1,319 МПа,

3. Обоснование перехода к двухступенчатому сжатию

Причины перехода к многоступенчатому сжатию.

Для достижения температур 248 К и ниже, требуемым иногда по условиям холодильной технологии, нужно понизить температуру кипения холодильного агента. При использовании одноступенчатой холодильной машины в этом случае нарушается работа компрессора: давление конденсации и температура паров в конце сжатия достигают недопустимых значений, снижается вязкость смазочного масла, увеличиваются потери на трение.

С понижением температуры кипения и повышением температуры конденсации уменьшаются объемный и индикаторный К.П.Д.,а также эффективность подогрева.

Во избежание перечисленных потерь применяют 2х-и 3х ступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением паров холодильного агента. Двухступенчатое сжатие, отсасываемых из испарительной системы паров, осуществляется в два этапа. Сначала пары сжимаются и нагнетаются ступенью низкого давления, затем они смешиваются с холодными парами, поступающими из промежуточного теплообменника, и охлаждаются. После чего отсасываются, сжимаются и нагнетаются в конденсатор ступенью высокого давления.

Двухступенчатое сжатие паров холодильного агента может осуществляться в основном двумя способами:

с неполным промежуточным охлаждением их и, одним либо двойным регулированием ;

с полным промежуточным охлаждением и двойным регулированием.

Двухступенчатое сжатие рекомендуется применять при отношении давлений Р_К / Р₀ больше 9.

Двухступенчатое сжатие по сравнению с одноступенчатым имеет следующие преимущества :

удельный объем холодильного агента, а следовательно, величина работы в цилиндре высокого давления уменьшается, благодаря промежуточному охлаждению пара после цилиндра низкого давления;

объемные показатели поршневых компрессоров увеличиваются вследствие уменьшения отношения Р_К / Р₀ ;

возможно одновременное получение двух температур кипения.

Наряду с преимуществами двухступенчатое сжатие имеет существенные недостатки, заключающиеся в повышении стоимости установки и ее эксплуатации, увеличении площади машинных отделений, усложнение схемы установки и дополнительных трудностях в ее регулировании.

Отношение давлений р_К / р₀ =1,319 / 0,096=13,7 т.к. 13,79 ,то необходимо применить 2х ступенчатую холодильную машину;

4. Описание схемы судовой холодильной установки

Холодильная установка включает в себя:

Два винтовых компрессора низкой и высокой ступеней, один регенеративный теплообменник; один промежуточный теплообменник; один конденсатор; линейный ресивер; рассольных насоса ; электродвигатель.

Пар хладоагента R22, отсасываемый компрессором ступени низкого давления из испарителя, сжимается до p_пр, подается на ступень высокого давления и охлаждается, подаваемым из промежуточного теплообменника парами R22. Пар из верхней части промежуточного теплообменника и ступени низкого давления отсасывается компрессором ступени высокого давления, где сжимается до давления конденсации хладоагента, и нагнетается в конденсатор, где конденсируется, охлаждается и переохлаждается. Затем жидкий хладоагент самотеком поступает в линейный ресивер, который служит для накапливания хладоагента и для равномерной его подачи. После конденсатора жидкий холодильный агент, пройдя через фильтр, проходит через регенеративный теплообменник и эмеевик промежуточного теплообменника,где еще сильнее переохлождается, после чего разделяется на два потока: основной поток дросселируется в испаритель, а меньшая часть проходит через регулирующий клапан, где дросселируется до p_пр. Жидкий Х.А., в змеевике промежуточного теплообменника, охлаждается отдросселированным хладоагентом, после чего хладоагент дросселируется в регулирующем клапане и подается в испарительную систему, где кипит в межтрубном пространстве горизонтального кожухотрубного испарителя, откуда отсасывается компрессором низкого давления. В данной установке предусмотрен слив хладоагента из всех агрегатов в линейный ресивер. Оттайка производится путем перекрытия клапанов подачи и открытия клапана из системы нагнетания горячих паров в коллекторе испарительной системы. Жидкий хладоагент давлением вытесняется в линейный ресивер и происходит оттайка испарительной системы.

Преимущества данной схемы таковы:

1) влага не попадает в испарительную систему;

2) высокая разность давлений позволяет устанавливать РК2;

3) переохлажденный хладоагент можно транспортировать по трубопроводам на большие расстояния;

4) легкая автоматизация.

А основной недостаток схемы в том, что необходимо наличие конечной разности температур между температурой потока хладоагента в змеевике и температурой кипения хладоагента в промежуточном теплообменнике при p_пр.

Описание цикла:

11-1 процесс перегрева паров Х.А. в регенеративном теплообменнике;

1-2 – адиабатическое сжатие пара в компрессоре 1й ступени до промежуточного давления P_пр;

3^-4 - адиабатическое сжатие насыщенных паров, из промежуточного теплообменника и 1й ступени, до давления конденсации в компрессоре 2й ступени P_к;

4-5 - процесс охлаждения и конденсации паров при P_к; 5-6 – переохлаждение жидкого Х.А. в регенеративном теплообменнике при P_к;

6-7- переохлаждение жидкого Х.А. в промежуточном теплообменнике при P_к;

7-8- процесс дросселирования от давления P_к до P₀;

8-11- процесс кипения в испарителе при постоянном давлении Р₀;

7-8дросселирование части жидкого Х.А. от Р_к до Р_пр;

9-10кипение ХА в промежуточном теплообменнике при давлении Р_пр;

3точка смешивания паров ХА поступающих из промежуточного теплообменника и 1й ступени компрессора;

5. Тепловой расчет холодильной машины

1. Определяем промежуточное давление:

p_ПР= = =0,356 МПа,

принимаем р_ПР=0,356 МПа, тогда t_ПР=263 К или -10⁰C;

2. Согласно давлением р₀, р_К и р_ПР строим цикл холодильной машины, принимая перегрев паров на всасывание ц.н.д. 17 К , переохлаждение жидкого фреона 22 в регенеративном теплообменнике 6 К и переохлаждение в промежуточном теплообменнике до температуры на 5 К выше промежуточной температуры т.е. до 268 К.

3. Из диаграммы находим параметры узловых точек цикла и сводим их в таблицу 1.

Таблица 1.

4. Холодопроизводительность 1кг R22:

q₀=i₁₁-i₇=587,5-396=191 ,5кДж/кг.

5. Массовый расход R22 в ступени низкого давления:

G_н.д.=Q/q₀=70/191,5=0,336 кг/c.

6. Отношение массовых расходов R22 низкой и высокой ступеней: