2015-02-18
1102
1.2.1 Выбор груза и схемы охлаждения груза
Выбор груза производиться по заданной температуре воздуха в трюме Θ0и по даннымтаблицы А1 приложения А.
Выбор системы охлаждения трюма связан с типом применяемого хладагента, температуры воздуха в трюме и рода перевозимого груза. Рекомендации по этому вопросу даны в [1].
Схему холодильной установки и систему охлаждения трюма следует изобразить в произвольном масштабе на листе формата А4 с описанием устройства и работы.
1.2.2 Определение потребной холодопроизводительности установки
Расчет потребой холодопроизводительности установки производиться по отдельным статьям расхода холода на компенсацию различных теплопритоков.
Конвективные теплопритоки через ограждающие конструкции 
, Вт, определяются по формуле
При этом для упрощения предполагается, что температура надводного и подводного бортов считается равной температуре наружного воздуха, температура днища принимается равной температуре забортной воды, и теплопритоки через пиллерсы, периметры промежуточных переборок и прочие тепловые мостики не учитываются.
Теплопритоки от солнечного излучения 
, 
, подсчитываются по формуле
,
где 
– площадь палубы, облучаемая солнцем, 
;
0С – повышение температуры палубы за счет солнечного излучения.
Теплопритоки 
, 
,от поступающего груза, который за время 
погрузки нагревается на 1 – 3 0С, (если перевозятся овощи или фрукты, то 
) определяется по формуле
,
где 
– масса груза, 
;
– масса груза с тарой в трюме, ;
– объём трюма, 
;
– масса тары, 
;
– удельный погрузочный объем, 
, определяется по таблице А1;
– удельная теплоемкость груза, 
, определяется по таблице А3
– удельная теплоемкость тары;
– время охлаждения груза в часах, принимается из соображения, что за 18 часов можно охладить груз на 1 0С. Если в качестве перевозимого груза выбраны овощи или фрукты, то время охлаждения может быть равно продолжительности рейса судна. (1–4 суток).
Теплопритоки с наружным воздухом, поступающим в трюм при вентиляционном обмене 
, , определяется по формуле
,
где 
– число обменов воздуха в сутки, определяется по таблице А1;
– плотность воздуха в трюме, 
;
– соответственно, удельные энтальпии наружного воздуха и воздуха, находящегося в трюме, 
.
Плотность воздуха и удельные энтальпии воздуха определяются по диаграмме h-d при известных значениях температуры и влажности наружного и трюмного воздуха. Относительная влажность воздуха в трюме принимается из таблицы А1.
Теплопритоки от работающих механизмов 
, 
, принимаются по приближенной формуле
где большее значение относится к воздушной системе охлаждения, а меньшее – к рассольной и непосредственной.
Теплота, выделяемая фруктами и овощами в процессе хранения 
, , определяется по эмпирической формуле
Расчетная холодопроизводительность установки 
, 
, определяется с учетом коэффициента запаса 
и коэффициента рабочего времени 
,который принимается равным 1 для судов с объёмом трюмов более 300 и 0,75 – для судов с объёмом трюмов менее300
.
1.2.3 Расчет и построение цикла холодильной машины
Расчет выполняется на основании выбранной схемы охлаждения, типа хладагента и исходных условий охлаждения трюма. По заданной температуре забортной воды и температуре воздуха в трюме определяются (см. рисунок 1.1):
Температура конденсации хладагента (процесс 2/ – 3/)
0C;
Температура жидкого хладагента на выходе из конденсатора (процесс переохлаждения в конденсаторе 3/ –3)
0C;
Температура кипения хладагента в испарителе (процесс 4 – 1/)
,
где 
при рассольной системе охлаждения,
при воздушной системе охлаждения;
Температура всасываемого компрессором пара
где 
0C – для машин без регенеративных теплообменников,
В расчете цикла принимается, что из испарителя выходит сухой насыщенный пар, и его перегрев (процесс 1/ – 1) у аммиачных машин осуществляется во всасывающем трубопроводе за счет теплоты окружающей среды, а у хладоновых машин – дополнительно в регенеративном теплообменнике (процесс 1 – 1р). Для построения теоретического цикла холодильной парокомпрессорной машины без регенерации (1234 на рисунке 1.1) предварительно определяются: давление конденсации 
по температуре конденсации, давление кипения 
по температуре кипения. Затем по диаграмме 
наносятся вспомогательные линии 2/ – 3/ и 1/ – 5, соответствующие процессам конденсации и кипения. Положение точки 1, определяющей состояние пара перед сжатием его в компрессоре, находится на пересечении изобары с изотермой 
. Положение точки 2, характеризующей состояние пара в конце процесса сжатия, определяется при пересечении изобары 
с адиабатой, выходящей из точки 1.
Точка 3, определяющая состояние жидкого хладагента после переохлаждения, находится при пересечении изобары с изотермой 
.
Процесс дросселирования в диаграмме изображается вертикальной линией 3 – 4, что позволяет определить состояние хладагента на выходе из дроссельного устройства (точка 4).
|
Для цикла с регенерацией 1р2р3р4р положение точки 1 определяется по рекомендуемой температуре , на 1 – 3 0C превышающей температуру кипения, и давлению . Точка 1р находится по тому же давлению и температуре 
, которая на 10-30 0C больше температуры пара . Точка 2р находится в пересечении адиабаты, выходящей из точки 1р с изобарой .
Для определения положения точки 3р следует решить равенство
,
где значения удельных энтальпий определяются по диаграмме, и затем найти точку пересечения изоэнтальпы 
с изобарой .Точка 4р определяется в пересечении вертикали, исходящей из точки 3р с изобарой .
Цикл холодильной машины изображается на ксерокопии диаграммы или на скалькированной копии. Основные параметры в характерных точках цикла заносятся в таблицу, которая дана ниже.
Таблица 1.3 – Параметры хладагента в характерных точках цикла
| Расчетные точки цикла |  ,0С |  ,  |  ,  |  , |
| 1/ | ||||
| 1p | ||||
| 2/ | ||||
| 2p | ||||
| 3/ | ||||
| 3p | ||||
| 4p |
1.2.4 Тепловой расчет компрессора
На основании данных расчета цикла парокомпрессорной холодильной машины определяются следующие величины
Удельная массовая холодопроизводительность 
, , для холодильной машины без регенеративного теплообменника
;
для холодильной машины с регенеративным теплообменником
.
Удельная объемная холодопроизводительность 
, 
, для холодильной машины без регенеративного теплообменника
;
для холодильной машины с регенеративным теплообменником
;
теоретический холодильный коэффициент для холодильной машины без регенеративного теплообменника
;
теоретический холодильный коэффициент для холодильной машины с регенеративным теплообменником
.
Входящие в вышеприведенные формулы значения энтальпий и удельного объема пара принимаются из таблицы 1.3 для соответствующих точек цикла.
Параметры выпускаемых промышленностью компрессоров приведены к так называемым стандартным условиям, которые различны для разных хладагентов и приводятся в таблице А4. Холодопроизводительность компрессора 
, , приведенная к стандартным условиям, определяется по формуле
,
– расчетная холодопроизводительность установки, ;
– удельная объемная холодопроизводительность хладагента в стандартном цикле, ;
– Коэффициент подачи в расчетном си стандартном циклах.
Коэффициент подачи рассчитывается по формулам:
для расчетного цикла
;
для стандартного цикла
,
где 
– относительная величина вредного пространства,
– давление конденсации и давление кипения для стандартного цикла парокомпрессорной машины.
Для определения числовых значений стандартных параметров по данным таблицы А4 на диаграмме 
изображается стандартный цикл.
Выбор компрессора производится по величине .
Для определение мощности приводного электродвигателя в случае, когда он не поставляется вместе с компрессором, вначале рассчитывается, индикаторная мощность, , по формулам:
для цикла без регенеративного теплообменника
,
для цикла с регенеративным теплообменником
.
Здесь значения удельных энтальпий принимаются по результатам расчета цикла из таблицы 1.3, индикаторный КПД 
принимается равным коэффициенту подачи 
, а массовая производительность компрессора 
, 
, определяется по формуле
.
Эффективная мощность компрессора 
складывается из индикаторной 
и мощности трения 
, , которую можно определить по формуле
,
где 
, 
– часовой объём, описываемый поршнями компрессора, а 
– среднее условное давление трения, которое принимается равным 
для аммиачных машин и 
для хладоновых машин.
Мощность электродвигателя принимается на 
% больше расчетной эффективной мощности.
Действительный холодильный коэффициент мошины определяется по формуле
.
1.2.5 Расчет воздухоохладителя
Теплопередающая поверхность ребристого воздухоохладителя 
, , определяется по формуле
,
где 
- коэффициент запаса;
− коэффициент теплопередачи для воздухоохладителей с принудительным движением воздуха поперек ребристых труб с коэффициентом оребрения от 6 до 24 /2/;
− среднелагорифмический температурный напор, 
;
где 
0С – температура на выходе из воздухоохладителя.
Производительность вентилятора, обдувающего воздухоохладитель 
, , рассчитывается по формуле
,
где − плотность воздуха в трюме, 
;
− удельная энтальпия воздуха перед воздухоохладителем, , определяется по диаграмме 
при температуре и относительной влажности воздуха в трюме.
Удельная энтальпия воздуха на выходе из воздухоохладителя 
определяется следующим образом: точка, характеризующая параметры воздуха после воздухоохладителя лежит на диаграмме в месте пересечения изотермы 
с линией процесса тепловлажностной обработки воздуха, проходящей через начальную точку, характеризуемую параметрами 
и точку, лежащую на кривой 
, и имеющую температуру стенки воздухоохладителя, которая принимается на 3 
выше температуры кипения хладона 
.
1.2.6 Расчет конденсатора
В судовых холодильных машинах применяются горизонтальные кожухотрубные конденсаторы, которые выбираются по потребной поверхности теплообмена 
, 
, рассчитываемой по формуле
где 
− коэффициент теплопередачи для аммиачных конденсаторов;
− коэффициент теплопередачи для хладоновых конденсаторов;
− коэффициент запаса;
− 
− температура воды на входе в конденсатор (температура забортной воды);
− температура воды на выходе из конденсатора, ;
Расход воды через конденсатор 
, , определяется по формуле
,
где 
− теплоемкость воды;
- плотность забортной воды.
1.2.7 Расчет рассольного испарителя
Теплопередающая поверхность рассольного испарителя 
, 
, рассчитываются по формуле
,
где 
− коэффициент теплопередачи для хладоновых кожухотрубных испарителей;
− коэффициент теплопередачи для аммиачных испарителей;
− коэффициент запаса;
− температурный напор, ;
− температура промежуточного теплоносителя на выходе из испарителя;
− температура промежуточного теплоносителя на входе в испаритель.
Производительность рассольного насоса 
, , определяется по формуле
,
где 
- теплоемкость и плотность промежуточного теплоносителя, определяемая по таблице А2.
1.2.8 Определение поверхности теплообмена рассольных батарей
Необходимая поверхность рассольных батарей, устанавливаемых в охлаждаемом трюме 
, , определяется по формуле
,
где 
− коэффициент теплопередачи от воздуха к промежуточному теплоносителю для гладкотрубных батарей;
− средняя разность температур воздуха в трюме и промежуточного теплоносителя в батареях.
1.2.9 Расчет регенеративного теплообменника
Требуемая поверхность регенеративного теплообменника 
, 
, находится по формуле
,
где 
− тепловая нагрузка регенеративного теплообменника, ,
− коэффициент теплопередачи,
− коэффициент запаса;
− температурный напор, .
1.2.10 Выбор оборудования
В таблице Б1 и Б2 приведены данные по укомплектованным холодильным машинам. При выборе машины в первую очередь ориентируются на холодопроизводительность, величина которой у выбранной машины должна быть не менее расчетной (приведенной к стандартным условиям). Расчетные поверхности теплообменников (испарителей, конденсаторов и регенераторов) также должны быть не меньше, чем у агрегатов выбранной машины. Если среди холодильных машин, представленных в таблицах Б1 и Б2, не окажется машины, удовлетворяющей расчетным данным, производится комплектация машины из отдельных агрегатов. С этой целью для воздушной системы охлаждения трюма выбираются:
− компрессорно-конденсаторный агрегат (из таблицы Б4);
− насос водяного охлаждения конденсатора (из таблицы Б3);
− воздухоохладитель (из таблицы Б5);
− регенеративный теплообменник (из таблицы Б8);
Для системы с промежуточным хладоносителем выбираются:
− компрессорно-конденсаторный агрегат;
− насос водяного охлаждения конденсатора;
− испаритель рассольный (из таблиц Б6 и Б7);
− насосы рассольные (из таблицы Б3);
− батареи рассольные (из таблицы Б9);
− регенеративный теплообменник (для хладонов R-12 и R-22).
По правилам Речного Регистра при объеме трюма более 300 м3 и круглосуточной работе СХУ должно быть предусмотрено резервное оборудование, состоящее из одного компрессора с приводным двигателем, одного конденсатора, системы управления и всей аппаратуры, необходимой для обеспечения независимой работы всех устройств этого оборудования.
В режиме охлаждения плодоовощной продукции допускается допускается непрерывная работа всего оборудования, включая резервное.
На судах с вместимостью трюмов менее 300 м3 допускается СХУ без резервного оборудования, если расчетная продолжительность работы СХУ в сутки не превышает 18 часов.
