Холодьльная установка

                                                 Введение

Холодильная установка представляет собой  совокупность машин, аппаратов, приборов и сооружений, предназначенных для производства и применения искусственного холода. Исходя из этого определения холодильная  установка помимо основных элементов, входящих в состав холодильной машины и необходимых для осуществления обратного термодинамического цикла, включает в себя еще аппараты, приборы, трубопроводы и сооружения, необходимые для реализации технологических процессов при низких температурах.

Холодильные установки находят все более  широкое применение во многих отраслях промышленности, а развитие некоторых отраслей нельзя себе представить без использования искусственного охлаждения.

В основе применения холода для различных  производственных целей лежит тот факт, что многие физические, химические, биологические и другие процессы протекают при низких температурах, существенно отличаясь от того, как они осуществляются при обычных условиях. Большинство этих процессов при низких температурах замедляется, а некоторые из них (например, жизнедеятельность отдельных видов бактерий) прекращаются. Однако существуют процессы, которые при низких температурах протекают интенсивнее, чем при высоких (например, превращение аустенита в мартенсит при низкотемпературной закалке высоколегированных инструментальных сталей); понижение температуры, при которой происходит реакция, позволяет получать полимеры с более высокой молекулярной массой, т. е. более прочные и упругие. При низких температурах меняются свойства многих материалов.

Курсовой  проект является завершающим этапом курса «Холодильные установки», в  котором необходимо выполнить разработать  функциональную схему холодильной  установки, рассчитать термодинамический  цикл, рассчитать и подобрать холодильное  оборудование, разработать принципиальную схему холодильной установки. А  также разработать планировку машинного  отделения и произвести автоматизацию  холодильной установки.

1 Литературный обзор

    Для химической промышленности характерно большое разнообразие технологических  производств, что обусловливает  многообразие конструктивных особенностей применяемой холодильной техники  и её режимных параметров работы. Наиболее широко применяют парокомпрессионные холодильные машины, а также теплоиспользующие  агрегаты. 

    В химической промышленности холод применяют  для:

• азотного производства
• производства синтетического каучука
• производства этилена
• производства хлора
• производства смол и пластмасс
• резинотехнической и шинной промышленности
• производства искусственного волокна
• кристаллизации солей и растворов
•     получения фотоматериалов

    Рассмотрим  производство искусственного волокна.

    Искусственное волокно(вискозное, ацетатное и др.) представляет собой продукт переработки природных полимеров, в основном целлюлозы. Кроме того, синтетическое волокно (капрон, нитрон, лавсан и др.) изготавляют из различных синтетических полимеров (поликапроамид, полиакрилонитрил, полиэтилентерефталат  и др.).

    Производство  полиамидных волокон является наиболее хладоемким. Холод используют на различных стадиях технологического процесса на температурных уровнях 18-20⁰ С. Для этих целей применяют водный конденсат или смягченную воду, охлажденную холодной водой температурой 3-7⁰С в пластинчатых теплообменниках. Применяемый в производстве азот температурой 20⁰С охлаждают водой в кожухотрубных охладителях.

При изготовлении полиэфирных волокон (лавсан) хладоносителем служит вода температурой 6-8⁰С , с помощью которой обрабатывают обдувочный воздух, участвующий в формировании нитей волокон.

    Вискозное волокно получают с помощью рассолов температурой -5-10⁰С. При этом осуществляется сульфидирование щелочной целлюлозы при 18-20⁰С и приготовление смягченной воды температурой 4⁰С, добавляемой в технологическую массу. Полувискоза растворяется,, и вискозу обрабатывают при температуре воздуха в помещениях 16-18⁰С. Мощность холодильной установки для предприятия производительностью 30т вискозы в сутки составляет около 2500 кВт. Для изготовления капронового волокна в количестве 1,5 т/ч необходима холодильная установка мощностью 3500 кВт.

          Для получения холода на химических предприятиях используются различные схемы холодильных установок. Схема холодильной установки должна удовлетворять следующие требования:

- автоматическое  поддержание температурного и  влажностного режима в камерах;

- автоматизация  работы холодильной установки;

- равномерная  подача хладагента и хладоносителя в испарительную систему при высокой интенсивности теплопередачи;

- минимальное  влияние гидравлического столба  жидкости (хладагента ) на работу приборов охлаждения;

- малое  заполнение системы хладагентом;

- простота  в обслуживании и безопасность  в работе;

- надежная  защита компрессоров от гидроудара.

      

      Насосные  схемы выполняют с верхней  или с нижней подачей хладагента в приборы охлаждения. Безнасосные схемы выполняют только с нижней подачей хладагента.  
 
 
 

Схемы рассольного охлаждения применяют  в следующих случаях:

• при расширении действующих, оборудованных рассольным охлаждением холодильников;
• при большом удалении холодильника от компрессорного цеха, когда правила техники безопасности запрещает использовать непосредственное охлаждение или когда особенности технологического оборудования вызывают необходимость использования рассольных схем.

     В качестве компрессоров применяются  винтовые маслозаполненные компрессора. Они характеризуются широким пределом давления всасывания, что позволяет их широко применять в низкотемпературных установках.

     В химической промышленности в качестве конденсаторов используются кожухотрубные горизонтальные, кожухотрубные вертикальные, испарительные и воздушные конденсаторы.

     Широкое применение нашли пластинчатые и  кожухотрубные испарители.

           Кроме основных элементов  в холодильную установку входят вспомогательное оборудование: маслоотделитель, маслосборник, ресиверы, насосы и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2Разработка  функциональной схемы холодильной установки

2.1 Определение температуры конденсации и температуры кипения хладагента

     Определение температуры конденсации.

     Климатические характеристики г. Пенза:

       t_ср.м.=19,8⁰C;

       t_а.м.=38⁰C;

       φ=52% /8, с./. 

     Расчетная температура

     Выбираем  воду в виде теплоотводящей среды  и  оборотную систему водоснабжения. Принимаем испарительный конденсатор.

     Расчетная температура наружного воздуха  t_н.р., ⁰С при расчете испарительных конденсаторов определится: 

                                          ,                                            (2.1) 

где t_ср.м.=25,6-средняя температура самого жаркого месяца, ⁰С /8, с./

     t_а.м.=38- температура абсолютного максимума, ⁰С  

     

 

     Находим температуру мокрого термометра t¹,⁰С по h-d диаграмме влажного воздуха в зависимости от и %.

     Она равна 18⁰С  

Находим температуру конденсации в испарительном конденсаторе/, с./:

,       (2.2)

где для испарительного конденсатора , принимаем

       

,                                   

   

    2.2 Расчет числа ступеней сжатия. Составление функциональной схемы  

    По  температуре конденсации и кипения  находим давления конденсации и  кипения по таблице насыщенного  пара. 

                                              

      Для выбора циклов холодильной машины необходимо определить отношение давлений конденсации  и кипения хладагента

,                                                      (2.3)

     Для :

 

Принимаем одноступенчатое сжатие, так как  степень сжатия меньше 7.

     Для :

        

Принимаем одноступенчатое сжатие, так как  степень сжатия меньше 7.

          Выбираем схему  одноступенчатого сжатия на две температуры  кипения с отделителями жидкости и с безнасосным способом подачи аммиака в испарительную систему.

     

       Рисунок 1 - Функциональная схема холодильной установки с одноступенчатым сжатием, работающей на две температуры кипения.

    Принцип действия

    1-компрессорный  агрегат на первую температуру  кипения (-5°С);

    2- компрессорный агрегат на вторую температуру кипения (-20°С);

    3-отделитель  жидкости на -5°С;

    4- отделитель жидкости на -20°С;

    5-конденсатор;

    6-линейный  ресивер;

    7- регулирующий вентиль;

    8-пластинчатые  испарители;

    9-кожухотрубные  испарители; 

3 Расчет и подбор  холодильного оборудования                                          

    3.1 Расчет термодинамических  циклов

    3.1.1 Нахождение предварительных  параметров

    Перегрев  пара во всасывающем трубопроводе компрессора  работающего на температуру кипения  :

                                            

.                              /  /

    Принимаем  .                                  

    Перегрев  пара во всасывающем трубопроводе компрессора  работающего на температуру кипения :

                                              

.                        / /

    Принимаем     .