Поверочный тепловой расчёт холодильной машины

Целью поверочного теплового расчёта является выяснение возможности машины обеспечить необходимые температуры воздуха в охлаждаемых камерах. При этом коэффициент рабочего времени машины должен быть в диапазоне допустимых значений.

В автоматических холодильных машинах компрессор работает в течение рабочего периода цикла, а испаритель – в течение всего цикла. Поэтому компрессор рассчитывается по температуре кипения, средней за рабочий период цикла t_ор, а испаритель – по температуре кипения, средней за весь цикл t_оц. В соответствии с этим уравнение теплообмена испарителя может быть записано следующим образом:

При охлаждении машины одной камеры:

, Вт (11.1),

где Q_км – общий теплоприток в камеру, определяющий нагрузку на компрессор, Вт;

К_и - коэффициент теплопередачи испарительных батарей в камере, Вт/(м²·град);

F_и – поверхность испарительных батарей в камере, м²;

t_в - температура воздуха в камере, °С.

Из уравнения (11.1) находим температуру, среднюю за весь цикл:

, °С (11.2).

Для машин малой холодопроизводительности, работающих на охлаждение камер с температурой воздуха от -2 до +4 °С, температура кипения, средняя за рабочую часть цикла, t_ор определяется по формуле:

t_ор = t_оц – 3, °С (11.3).

t_оц = 1 - = -16,65 °С,

t_ор = -16,65 – 3 = -19,65 °С.

По графическим характеристикам находим величину действительной рабочей холодопроизводительности машины Q_0р, величину мощности N_э, потребляемую электродвигателем.

Для машины МКВ4-1-2 Q_0р = 5350 Вт, N_э = 2300 Вт.

Действительный коэффициент рабочего времени компрессора холодильной машины определяется по формуле:

b = , (11.4),

где ψ – коэффициент, учитывающий потери холода в установке, равный 1,07 [1, стр. 43];

- сумма общих теплопритоков, определяющая суммарную полезную нагрузку на компрессор, Вт;

Q_0р – действительная рабочая холодопроизводительность машины, Вт.

Коэффициент рабочего времени b лежит в пределах от 0,4 до 0,75, следовательно холодильные машины выбраны правильно.

Холодильные машины, укомплектованные конденсаторами с водяным охлаждением, как правило, имеют водорегулирующий вентиль (ВРВ), автоматически поддерживающий выбранную температуру конденсации.

Определим тепловую нагрузку конденсатора по формуле:

Q_кд = Q_0р + N_э·η_э·η_п·η_мех, Вт (11.5),

где N_э – электрическая мощность, потребляемая электродвигателем, Вт;

η_э, η_п,η_мех – коэффициенты полезного действия соответственно: электродвигателя, передачи вращения двигателя на вал компрессора, механический;

Q_0р – действительная рабочая холодопроизводительность машины, Вт.

Q_кд = 5350 +2300·0,91·0,97·0,9 = 7177,2 Вт.

Для конденсатора с водяным охлаждением определяется расход охлаждающей воды по формуле:

, м³/с (11.6),

где С_вд – теплоёмкость воды, 4186,8 Дж/(кг·град);

ρ_вд – плотность воды, 1000 кг/м³;

t_вд1, t_вд2 – температура воды соответственно на входе в конденсатор и на выходе из него, °С.

Температура воды на входе в конденсатор t_вд1 была принята ранее и равна 20 °С. Температура воды на выходе из конденсатора t_вд2 подсчитывается из уравнения теплопередачи в конденсаторе:

Q_кд = К_кд·F_кд·θ (11.7),

где θ – средняя логарифмическая разность между температурой конденсации и температурой охлаждающей воды, равная:

θ = , °С (11.8).

Величину коэффициента теплопередачи К_кд рекомендуется принимать для фреоновых кожухотрубных и кожухозмеековых конденсаторов в интервале 400…700 Вт/(м²·град).

Из уравнения (11.7) по подсчитанной ранее тепловой нагрузке конденсатора Q_кд и взятой из технической характеристики выбранной машины величине теплопередающей поверхности конденсатора F_кд находится величина θ.

θ = = = 6,87 °С.

Из уравнения (11.8) по известным величинам θ, t_к, t_вд1 находится значение температуры воды на выходе из конденсатора t_вд2.

Воспользовавшись графиком, определим разность температур t_к- t_вд2 = 4,4. [1, стр. 70, прил. 3].

t_вд2 = θ · 2,3lg = 6,87·2,3lg + 20 = 25,6 °С.

Определим расход воды на конденсатор:

V_вд =

Поскольку машина работает на одну камеру, температура воздуха в камере не проверяется.

Список используемой литературы

1. Методические указания. Холодильная техника и технология. - Новосибирск, 2000

2. Ф. Е. Мещеряков. Основы холодильной техники и холодильной технологии. – М.: Пищевая промышленность, 1975

3. Большаков С. А. Холодильная техника и технология продуктов питания: Учеб­ник для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 304 с.