Холодильная установка мясокомбината

Холодильная установка мясокомбината

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

Кафедра холодильных установок

Курсовая работа

по дисциплине:

Холодильная техника

на тему:

Холодильная установка мясокомбината

Санкт-Петербург 2010 г.

Содержание:

Задание на проектирование

Введение

1. Определение строительных площадей для камер

2. Планировка

3.      Расчет температуры кипения холодильного агента для каждого типа камер

.        Расчет теплопритоков

.        Определение температуры конденсации

.        Построение циклов холодильных машин

.        Расчет и подбор воздухоохладителей

.        Расчет и подбор компрессоров

.        Расчет и подбор конденсаторов

.        Расчет и подбор вспомогательного холодильного оборудования

.        Схема холодильной установки (функциональная)

Список литературы

Задание на проектирование

Спроектировать систему хладоснабжения для объекта мясной промышленности по следующим данным:

.   Наименование объекта: холодильник мясокомбината.

2.      Место расположения объекта: г. Оренбург

.        Характеристики объекта:

·  Производительность мясокомбината - 16 т/сутки при 2-х сменной работе;

·        Структура емкости холодильника:

Ø Вместимость камер хранения мороженных грузов - 910 т

Ø  Вместимость камер хранения охлажденного мяса - 115 т

Ø  Производительность камер охлаждения мяса - 32 т/сутки

Ø  Производительность камер замораживания мяса - 20 т/сутки

4. Хладагент: R 717

5.      Способ подачи хладагента в испарительную систему:

.        Среда, охлаждающая конденсатор - вода.

Омск:

·  Среднемесячная температура самого жаркого месяца t_{ср. мес.}=21,9 °C

·        Температура абсолютного максимума t_а.м = 42°C

·        Средняя максимальная температура в самый жаркий месяц t_ср.м = 28,5°C

·        Средняя температура годовая t_ср.год. = 3,9°C

·        Среднемесячная относительная влажность самого жаркого месяца в 13 ч. φ_н=40%

Введение

Холодильник - это промышленное предприятие, предназначенное для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов.

Холодильники имеют характерные особенности:

.   В них обрабатываются и храниться продукты, требующие для своего хранения поддержания заданных температур ниже температуры окружающей среды и определенной относительной влажности, а в некоторых случаях - заданной подвижности воздуха и определенного воздухообмена или даже определенного состава газовой среды () например, при хранении фруктов с среде с повышенным содержанием диоксида углерода или другого газа).

2.      Теплота и влага наружного воздуха стремится проникнуть в холодильник, что требует создания специальных ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещения и разработки метода устранения вредных последствий этого явления.

.        Большой объем перемещаемых грузов и необходимость их быстрой разгрузки требует широкого применения транспортных средств.

.        К холодильникам предъявляют высокие санитарные требования.

Холодильники различают по целевому назначению. В данной работе произведен расчет распределительного холодильника при мясокомбинате, который предназначен для первичной обработки продуктов холодом. Он оснащен оборудованием небольшой производительности для охлаждения и замораживания продуктов. В структуре холодильника помещения для хранения занимают большой объем. В холодильнике мясокомбината происходит следующие технологические процессы:

.   Сортировка

2.      Взвешивание

.        Охлаждение мяса до t=0°C

.        Замораживание мяса до t=-30°C

.        Хранение охлаждённого мяса при t=0°C

.        Хранение замороженого мяса при t=20°C

.        Взвешивание

.        Выпуск продукции

1. Определение строительных площадей для камер

Число и размер камер зависят от состава и емкости холодильника. Площадь камер холодильника определяют по условной емкости холодильника, исходя из нормы загрузки грузового объема 0,35 т/м³.

.   Определение размеров камер хранения мороженого мяса

Вместимость камеры хранения мороженного мяса

гдеq_v=0,35 т/м³ - норма загрузки мороженного мяса

V_{гр. мор.}=910/0,35=2600 м³

Грузовая площадь занятая мороженным мясом.

где h_гр.=4,5 м - грузовая высота

F_м=2600/4,5=577,9 м²

где β=0,7 -

F_{стр.зам.}=577,9/0,7=825,4 м²

Определение строительных прямоугольников для камер хранения мороженного мяса

Один блок примем равным 6м*12м (72 м²)

N=825,4/72=11,5≈12 шт.

2. Определение размеров камеры хранения охлаждённого мяса

Строительная площадь камеры хранения охлажденного мяса

где q_охл.=0,25 т/м² - норма загрузки охлажденного мяса, отнесенная к 1 м² строительной площади камеры.

F_{стр.охл.}=115/0,25=460 м²

Определение строительных прямоугольников для камеры хранения охлажденного мяса

Один блок примем равным 6м*12м (72 м²)

N=460/72≈7 шт.

мясокомбинат хладоснабжение камера установка

3. Определение размеров камер замороженного мяса

Строительная площадь камер замораживания мяса

где τ_ц=24 часа - время цикла замораживания; q_стр.=0,25 т/м² - норма загрузки камеры, отнесенная к 1 м² строительной площади камеры.

F_зам.=2·20·24/0,25·24=160 м²

Определение строительных прямоугольников для камеры замораживания мяса

Один блок примем равным 6м*12м (72 м²)

N=160/72≈3 шт.

Определение размеров камер охлаждения мяса.

Строительная площадь камеры охлаждения мяса

где τ_ц=18 часа - время цикла замораживания; q_стр.=0,25 т/м² - норма загрузки камеры, отнесенная к 1 м² строительной площади камеры.

Fохл.=2·32·18/0,25·24=192 м²

Определение строительных прямоугольников для камеры охлаждения мяса

Один блок примем равным 6м*12м (72 м²)

N=192/72≈3шт.

. Суммарная строительная площадь производственных помещений холодильника

∑F_стр.=825,4+460+160+192=1637,4 м²

Строительная площадь холодильника

где η=0,8 - коэффициент использования площади холодильника

F_хол. = 1637,4/0,8=2046,75 м²

. Определение количества строительных прямоугольников площади холодильника

Один блок примем равным 6м*12м (72 м²)

N=2046,75/72≈28шт.

2. Планировка

Под планировкой холодильника понимают размещение всех производственных и вспомогательных помещений как по горизонтали (в плане) так и по вертикали (по этажам).

Для достижения наибольшего эффекта рациональности при планировке придерживаются следующих принципов:

.   Планировка должна соответствовать принятой в проекте схеме технологического процесса.

2.      Планировка должна способствовать уменьшению первоначальных затрат на строительство предприятия, стандартизация строительных конструкций, сокращению площадей вспомогательных помещений.

.        Планировка должна обеспечить дешевую и удобную эксплуатацию предприятия за счет сокращения площади поверхности наружных ограждений (снижая тем самым объем и плотность теплопритоков) и объединение охлаждаемых помещений в единый холодильный блок с одинаковой или близкой температурой.

Планировку холодильника наиболее рационально вести по числу полученных при расчете строительных прямоугольников, образованных сеткой колонн. При планировке может оказаться, что расчетное число прямоугольников не обеспечивает удобного расположения камер, правильного сочетания площадей, отведенного для хранения мороженных и охлажденных грузов. В таком случае при планировке возможно отсупление от расчетного числа прямоугольников (рассчитанной площади холодильниак) в ту иди другую сторону в разумных пределах.

3. Расчет температуры кипения холодильного агента для каждого типа камер

Температура кипения хладагента для камеры охлаждения и камеры хранения охлажденного мяса.

t₀₁=0-10°C= -10°C

Температура кипения хладагента для камер хранения мороженного мяса

t₀₂=-20°C-10°C= -30°C

Температура кипения хладагента для камер замораживания мяса

t₀₃= -30°C-10°C= -40°C

.   Расчет теплопритоков по каждому типу камер

Камеры замораживания, охлаждения и камеры хранения охлаждённого мяса оснащаются воздухоохладителями. Камеры хранения замороженных грузов оснащаются батареями. Для подбора охлаждающих приборов необходимо рассчитать теплопритоки по каждому типу камер.

Расчет теплопритоков для камеры замораживания мяса

где q_w=1 кВт/м² - удельный теплоприток при температуре помещения t= -30°C

Q=1·160=160 кВт

Расчет теплопритоков для камеры хранения охлаждённого мяса

где q_w=0,08-0,1 кВт/м² - удельный теплоприток при температуре помещения t=0°C; выбираем q_w= 0,1 кВт/м²

Q=0,1·460=46 кВт

где q_w=0,07-0,09 кВт/м² - удельный теплоприток при температуре помещения t= -20°C, выбираем q_w= 0,08 кВт/м²

Q=0,08·825,4=66,032 кВт

5. Определение температуры конденсации холодильного агента

Конденсаторы обеспечиваются водой из оборотной системы водоснабжения. Используется градирня, ее коэффициент эффективности:

где η-коэффициент эффективности градирни;

t_w2 - температура воды, выходящей из конденсатора или входящей в градирню, °C;

t_w1 - температура воды, входящей в конденсатор, °C;

t_м.т. - температура мокрого термометра (до которой теоритически может охлаждаться поток), °C.

_{наруж. расчет.}=21,9+0,15·42=28,2°C

t_м.т.=18,5°C (по диаграмме)

iφ_н

φ=1

t_нр

t_м.т.

d

где Δt=2-4°C, примем Δt=3°C; η=0,4

t_w2=18,5+3/0,4=26°C

_w1=26-3=23°C

_к=(23+26)/2+5=29,5°C

. Построение циклов холодильных машин

lg p

             3                   2′           2

          4    1′                1

i

Определение удельной холодопроизводительности

q₀=i₁-i₄=1380-260=1120 кДж/кг

Определение удельной теплоты конденсации

q_к=i₂-i₃=1580-260=1320 кДж/кг

Определение работы цикла

l=i2-i1=1580-1380=200 кДж/кг

Определение холодильного коэффициента

ε=q₀/l=1120/200=5,6

7. Расчет и подбор воздухоохладителей

Расчет и подбор воздухоохладителей для камеры замораживания мяса.

Общая площадь воздухоохладителей:

_в.о.=46кВт/100кВт/м²=460м², где q_F=100 кВт/м² - удельный теплоприток.

Выбираем воздухоохладитель марки Я10-АВ2-250.

Характеристики Я10-АВ2-250:

Шаг оребрения, мм 17,5/13,4

Площадь теплопередающей поверхности, м² 250

Вместительность, л 150

Длина, м 2,2

Ширина, м 2,0

Высота, м 1,3

Подача вентиляторов, м³/с 4,9x2

Мощность электродвигателей вентиляторов, кВт1,5x2

Диаметр патрубков, мм 50

Масса, кг 1570

Количество воздухоохладителей:

где F’_в.о.=250 м² - площадь одного воздухоохладителя данной марки

N=460/250≈2 шт.

8. Расчет и подбор компрессоров

Температура кипения хладагента t_o= -10^oC

Холодопроизводительность компрессора для данного типа камер

ρ= 1,05-1,07 - коэффициент транспортных потерь , выбираем ρ= 1,05

B= 0,72-0,85 - коэффициент рабочего времени, выбираем B= 0,8

Q_oком=46·1,05/0,8=60,4 кВт

Выбираем компрессор марки А80-7-1, со следующими техническими характеристиками:

Теоретическая подача, м3/с 0,058

Мощность двигателя, кВт 30

Расход воды, м3/ч 0,8

Габаритные размеры, м

Длина 1835

Ширина 900

Высота 1000

Масса, кг 1000

N_е=25 кВт- по графику

Количество компрессоров:

Nкм=Q_oком /Q_{oком 1} = 60,4/ 20= 3 шт

где Q_{oком 1} = 20 кВт - холодопроизводительность одного компрессора данной марки

Эффективная мощность затрачиваемая в компрессоре:

N_э= 20/3= 6,7 кВт

Количество теплоты отводимое в компрессоре:

Q_{к -10}=∑(Q_oком +N_э)=60,4+25=85,4 кВт

Расчет и подбор компрессоров для камер хранения замороженного мяса

Температура кипения хладагента t₀₁ = -30°С

Холодопроизводительность компрессора для данного типа камер

ρ= 1,05-1,07 - коэффициент транспортных потерь , выбираем ρ= 1,05

B= 0,72-0,85 - коэффициент рабочего времени, выбираем B= 0,8

Q_oком=66,032·1,05/0,8=86,67 кВт

Выбираем компрессор марки А80-7-2,со следующими техническими характеристиками [2]:

Ступней промсосуда

ПД25 ⁶₂

Мощность двигателя, кВт 30

Расход воды,м³/ч 0,8

Габаритные размеры, мм

Длина 1835

Ширина 900

Высота 1000

Диаметр патрубков, мм

Всасывающего 70

Нагнетательного 50

Масса, кг 1000

N_е=30кВт- по графику

Количество компрессоров:

Nкм=Q₀комп/Q₀ком1=3

Q₀ком=30 кВт- холодопроизводительность одного компрессора данной марки

Эффективная мощность, затрачиваемая в компрессоре:

Nе=30/3=10 кВт

Количество теплоты отводимое в компрессоре

Q_к-30=Σ (Q0ком+N_е)=86,67+30=116,67 кВт

Расчет и подбор компрессора для камер замораживания мяса

Температура кипения хладагента t01=-40 ⁰С

Холодопроизводительность компрессора для данного типа камер

ρ= 1,05-1,07 - коэффициент транспортных потерь , выбираем ρ= 1,05

B= 0,72-0,85 - коэффициент рабочего времени, выбираем B= 0,8

Q_oком=160·1,05/0,8=210 кВт

Выбираем компрессор марки А110-7-2 со следующими техническими характеристиками [2]:

Теоретическая подача, м³ 0,084

Мощность двигателя, кВт 55

Расход воды,м³/ч 0,5

Габаритные размеры, мм

Длина 2200

Ширина 1215

Высота 1370

Диаметр патрубков, мм

Всасывающего 100

Нагнетательного 65

Масса, кг 2630

N_е=40кВт- по графику

Количество компрессоров:

Nкм=Q0комп/Q0ком1=4

Q0ком=55 кВт- холодопроизводительность одного компрессора данной марки

Эффективная мощность затрачиваемая в компрессоре:

Nе=55/4=13,75 кВт

Количество теплоты отводимое в компрессоре

Q_к-40=Σ (Q0ком+N_е)=210+40=250 кВт

9. Расчет и подбор конденсатора

Количество теплоты, отводимое в конденсаторе холодильной установки:

Qк=Q_{к -10}+Q_к-30+Q_к-40=85,4+116,67+250=452,07 кВт

Теплопередающая поверхность конденсатора:

Fк=Qк/q

Где q=4 кВт/м²-плотность теплового поток в конденсаторе; Fк=116 м²

Берем конденсатор марки К-160, со следующими техническими характеристиками [1]:

Площадь теплопередающей поверхности, м² 160

Габаритные размеры, мм:

Ширина 1050

Высота 1230

Вместимость по хладагенту, м³ 1,86

Диаметр патрубков, мм

Вход пара 80

Выход жидкости 32

Масс, кг4292

Количество конденсаторов:

N=Fк/Fк1=116/160=1

Где Fк1=160 м²-площадь теплопередающей поверхности одного конденсатора данной марки

10. Расчет и подбор вспомогательного холодильного оборудования

Qк=V_w·ρ·С_w·Δt

Где ρ=1000 кг/м³-плотность воды, С_w=4,19 кДж/кг·К-теплоемкость воды, Δt=3⁰С

Определяем объем воды:

V_w=Q_k/(ρ·С_w·Δt)=452,07·3600/4,19·1000·4=97.10 м³/ч

Выбираем насос марки К-20 производительностью 20 м³/ч каждый и один резервный, со следующими техническими характеристиками [1]:

n=97.10/20=4

Выбираю 5 насоса и 6-ый резервный.

11. Схема холодильной установки

Схема холодильной установки- упрощенное изображение реальной или проектируемой установки, дающее представление как о наличии машин, агрегатов, приборов и других элементов оборудования, необходимое для нормальной эксплуатации установки, так и о их взаимном расположении. Схему холодильной установки можно представить, как состоящую из нескольких узлов, выполняющих определенные функции и имеющие свои специфические особенности.

Схему холодильной установки можно разбить на 3 узла:

.   Узел машинного отделения

2.      Узел конденсатора

.        Узел подачи хладагента в испарительную систему

В узел машинного отделения входят следующие элементы: отделители жидкости, компрессор, маслоотделители, маслосборники, арматура, которая находится на линиях, соединяющих эти элементы.

Узел конденсатора включает в себя: конденсатор, линейные ресиверы, трубопроводы, арматура, находящаяся на трубопроводах, соединяющих эти элементы.

Линейный ресивер выполняет следующие функции:

.   Является сборником конденсата, поступающего из конденсатора.

2.      Компенсирует неравномерность подачи хладагента в охлаждающие приборы потребителя холода.

.        Является емкостью для сбора хладагента из испарительной системы, во время ремонта или остановки на длительное время.

.        Выполняет функции гидравлического затвора.

Узел подачи хладагента в испарительную систему.

Схема узла подачи, прежде всего, зависит от способа подачи.

Различают 3 способа:

.   Под действием разности давлений конденсации и кипения холодильного агента

2.      Под напором столба жидкости

.        Под напором создаваемым насосом

При подаче под действием разности давлений конденсации и кипения холодильного агента узел включает в себя: распределительный корректор, регулирующие вентили, батареи. При работе компрессора на несколько параллельно работающих потребителей этот способ подачи имеет ряд минусов:

·  Трудно применять в изменяющихся тепловых нагрузках

·        Трудно регулировать подачу жидкости таким образом чтобы из испарителя выходил сухой насыщенный пар

При подаче под напором создаваемым насосом узел включает в себя:

Циркуляционный ресивер, батареи, насос. При этом в охлаждающие приборы подается в несколько раз больше жидкого холодильного агента, может испаряться.

Циркуляционный ресивер выполняет следующие функции:

.   Создает напор на всасывающей стороне насоса

2.      Выполняет функции отделителя жидкости

Список литературы

1. Румянцев «Холодильная техника». 2005 год

. Крайнев А.А., Соколов В.С. Холодильные установки: Методическое указание к выполнению курсовой работы по дисциплине «Холодильная техника» для студентов - СПб: СПбГУНиПТ, 1999