Разработка функциональной системы холодильной установки

Содержание 

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 пищевой  промышленности искусственное охлаждение обеспечивает длительное сохранение высокого качества скоропортящихся продуктов. И именно из-за недостаточного еще использования холода в мире теряется до 40 % произведенных пищевых продуктов.

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.

     На  молочных предприятиях используются схемы  как с непосредственным, так и  с рассольным охлаждением.

      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.

        
 

2 Разработка функциональной  схемы холодильной установки         

    2.1 Определение температуры конденсации.

    Климатические характеристики г. Гродно.

    t_ср.м.=18⁰C;

                         t_а.м.=36⁰C;       /8, с.51/

    φ=57%.

    Расчетная температура:

    

,

    

.

    Используя h-d диаграмму для влажного воздуха для t_н.р.=23,04⁰C и φ=57% находим температуру мокрого термометра:

    

    Нагрев  воды для конденсаторов водяного охлаждения:

    

    Охлаждение  х/а в конденсаторах водяного охлаждения:

                                                                                            / 2, с.238/

    Находим температуру воды на выходе из конденсатора:

    

,

    где -коэффициент градирни

    Находим температуру конденсации:

    

,

    

.

    Температура воды на входе в конденсатор:

    

    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.

    

,

    

.

    Принимаем одноступенчатое сжатие, так как степень сжатия меньше 8 . 

    2.2 Составление функциональной схемы холодильной установки для химкомбината. 

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