Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Средняя температура в зимний период.

Задача:

Определить размеры холодоаккумуляционного устройства, электропотребление.

1. Рассчитать объем, который будет занимать полученный лед:

2. Спроектировать емкость для льда.

3. Рассчитать время получения заданной массы льда:

4. По расходу воздуха подобрать вентилятор. Определить потребляемую мощность.

5. По моменту и передаточному числу подбираем редуктор [62,63].

6. Определить конструктивные размеры.

5.2.2. Пример расчета холодоаккумуляционного устройства для получения плитчатого льда

Исходные данные:

Производительность – = 850 кг льда в сутки;

Средняя температура в зимний период – минус 2.5 .

Задача:

Определить размеры холодоаккумуляционного устройства, электропотребление.

1. Рассчитаем объем, который будет занимать полученный лед:

где – плотность льда, кг/ .

2. Спроектируем емкость для льда.

Примем: H = 0,5 м - высота ёмкости [ hл = 0,496 м]; L = 2,0 м - длина ёмкости [ lл = 1,992 м]; B = 1,0 м - ширина ёмкости [ bл = 0,992 м]; δст = 0,004 м - толщина стенок ёмкости. На Рисунке 5.5. изображен эскиз емкости.

Рисунок 5.5. Эскиз емкости

Внутренний объём ёмкости:

где hл - внутренняя высота ёмкости, hл = 0.496 мм; bл - внутренняя ширина ёмкости (получаемого куска льда), bл = 0.992 мм; lл - внутренняя длина ёмкости (получаемого куска льда), lл = 1.992 мм.

3. Проведем расчет времени получения заданной массы льда. Изготовление плитчатого льда в ёмкости происходит путём послойного намораживания.

где – время процесса, с; – температура фазового перехода воды в лед, ; – толщина слоя льда, м; – коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности льда, = 29.48 Вт/( ·К), – температура воды, К; L – теплота фазового перехода воды в лед, L = 334 кДж/кг; – плотность льда, = 917 кг/ ; – коэффициент теплопроводности льда при температуре фазового перехода , = 2,3Вт/(м·К); – коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности воды (льда), = 23 Вт/( ·К), – температура воздуха окружающей среды, К.

Расчёт произведем на ЭВМ с использованием программы для математических вычислений MathCAD 14.

= 20 часов – время получения 850 кг льда.

Коэффициент теплоотдачи от воды ко льду:

где λв – коэффициент теплопроводности воды, λв = 0,56 Вт/м·К; Nu – число Нуссельта, Nu = 17.4; – характерная длина, = 0.331 м.

где – число Рэлея, = = .

4. В холодоаккумуляционной установке требуется создать скорость воздуха до 2 м/с. Для этого необходимо рассчитать расход воздуха и выбрать вентилятор.

где – расход воздуха через градирню, /ч; F – площадь поперечного сечения градирни, F = 1

В данном случае подобран осевой вентилятор марки «Неватом» ВО 500-4Д-01 (производство Россия) со следующими характеристиками: расход воздуха 7500 , воздуховод круглый, частота вращения 1320 об/мин, потребляемая мощность 0.42 кВт, вес 12.5 кг, размеры 567х250 мм, класс защиты IP 44 [81

5. По моменту и передаточному числу подбираем редуктор [64,65].

6. Габаритные размеры устройства определим из конструктивных соображений: ширина – 1000 мм ; длина – 3500 мм ; высота – 1750 мм.

Выводы и основные результаты работы

1. Созданы математические модели процесса замораживания различных форм водной среды с использованием низкого потенциала отрицательных температур окружающего воздуха.

2. Выполнен поиск зависимостей по определению теплоотдачи сферической поверхности с подтверждением выбранной зависимости и на основе полученных экспериментальных данных.

3. Получены экспериментальные данные определяющие характеристики процесса замораживания водной среды различных геометрических форм.

4. Результаты сопоставления расчетных показателей полученных на основе математических моделей показали вполне удовлетворительное согласование с экспериментальными данными полученными на образцах и макетном варианте холодоаккумуляционной установки. Расхождение параметров времени замораживания не превысило 8%.

5. Подана заявка в Роспатент на предполагаемое изобретение «Холодоаккумуляционная градирня».

6. Выявлен параметр впитываемости влаги в сферической насадке.

7. Разработана методика теплового конструктивного расчета холодоаккумуляционной установки.

Список вводимых сокращений

– расход воды, кг/с;

– время ведения процесса охлаждения воды, с;

Q – тепловая нагрузка, кВт;

– координата фронта фазового превращения, м;

– плотность льда, кг/м³;

L – теплота плавления льда, Дж/кг;

– температура фазового перехода вода-лед, К;

λ_л – коэффициент теплопроводности водного льда при околонулевой температуре, Вт/м·К;

– коэффициент теплоотдачи от воздуха к воде, Вт/(м²·К);

Nu – Число Нуссельта;

– время ведения процесса замораживания, с;

– теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К);

– теплоемкость воды, Дж/(кг·К);

– радиус сферы, м;

F – площадь холодоаккумуляционной насадки, м²;

– коэффициент теплоотдачи от воды, Вт/(м²·К);

– гидравлическое сопротивление холодоаккумуляционной композиции, Па;

– плотность воздуха, кг/м³;

Re – число Рейнольдса;

– динамическая вязкость воздуха, ;

– толщина промороженного слоя, м;

– температура воздуха, К;

– температура воды, К;

– коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности льда, Вт/(м²·К);

– толщина размороженного слоя, м;

– скорость потока воздуха, м/с;

– коэффициент теплопроводности материала шара, Вт/(м·К);

– коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м·К);

– масса воды, кг;

– масса молока, кг;

– теплоемкость молока, Дж/(кг·К);

– теплоемкость воды, Дж/(кг·К);

– расход воздуха, м³/ч;

N – потребляемая мощность, кВт;

е – порозность рабочей зоны насадки, м³/м³;

а – удельная поверхность насадки, м²/м³.

Список используемой литературы

1. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: федеральный закон от 23.11.2009 (ред. от 03.07.2016) № 261 ФЗ // Собрание законодательства РФ. 2009. №48. Ст. 5711.

2. Попель О.С., Туманов В.Л. Возобновляемые источники энергии: состояние и перспективы использования // Альтернативная энергетика и экология. 2007. № 2. С. 135–148.

3. Зверев С.С. Холодильник-аккумулятор естественного холода в условиях Якутии // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2008. № 10. С. 103 – 108.

4. Ильясов B.C., Полушкин В.И., Васильева Л.Н. Холодильная технология продуктов в мясной и молочной промышленности. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. 316 с.

5. Курылев Е.С., Оносовский В.В, Румянцев Ю.Д. Холодильные установки. СПб.: Политехника, 1999. 576 с.

6. Ермолаев А.Е. Получение водного льда методом послойного намораживания в условиях вакуумирования: автореф. дис. …канд. тех. наук. Москва, 2008. 95 с.

7. Аникин Г.В., Поденко Л.С., Феклистов В.Н. Тепломассо-перенос в вертикальном парожидкостном термосифоне // Криосфера Земли. 2008. Т. 8, № 3. С. 54–58.

8. Коровин Г.С. Разработка и обоснование водооборотного льдоаккумулятора для молочно-товарных ферм: дисс. …канд. техн. наук. Оренбург, 2015. 168 с.

9. Кобулашвили Ш.Н. Холодильная техника // Энциклопедический справочник, в 3-х т. М.: Госторгиздат, I960. 506 с.

10. Холодильная техника и технологии / С.А. Большаков [и др.] М.: Инфра-М. 2000. 285 с.

11. Установка для охлаждения молока естественным холодом: патент РФ № 2243652 / Антроповский Н.М., Скоркин В.К., Морозов Н.М. заявл. 17.03.2003; опубл. 10.01.2005. Бюлл. №1.

12. Мультан А.А. Энергосберегающая комбинированная система охлаждения молока с использованием природного холода и водоледяного аккумулятора // Ползуновский вестник. 2011. №2. С. 204–208.

13. Зейгарник Ю.А., Попель О.С., Низовский В.Л. Сезонное аккумулирование природного холода // Ползуновский вестник. 2012. №4. С. 190–195.

14. Босин И.Н. Аккумулятор естественного холода // Сельский механизатор. 1997. №4. С. 32–34.

15. Шамаров М.В. Моделирование аккумулятора холода на базе тепловых труб // Известия вузов. Пищевые технологии. 2010. №1. С. 80–81.

Характеристики

Список файлов диссертации