rashladni sistemi grafički rad

UNIVERZITET U TUZLI – MAŠINSKI FAKULTET

P R O J E K T N I Z A D A T A K

RASHLADNI UREĐAJI

Ime i prezime: EDIN AVDIĆBroj indeksa: I – 356/10Odsjek: ENERGETSKO MAŠINSTVODatum: 16.06.2014.

1

1.

2.

3.

SADRŽAJPRILOZIP1. Postavka zadatkaP2. Tlocrt objekta (A3)P3. Tlocrt objekta sa prikazanim instalacijama (A3)

TEHNIČKI OPIS MAŠINSKIH INSTALACIJA HLADNJAČE

PRORAČUN HLADNJAČE

1.1 GRAĐEVINSKE DIMENZIJE KOMORE1.2 TOPLOTNA IZOLACIJA1.3 PRORAČUN POTREBE HLAĐENJA1.3.1 Količina toplote koju je potrebno odvesti zbog hlađenja robe1.3.2 Dobitci toplote zbog disanja robe1.3.3 Dobitci usljed boravka ljudi1.3.4 Dobitci toplote usljed rasvjete1.3.5 Dobitci zbog toplote unešenje drvenim paletama i gajbicama1.3.6 Transmisijiski dobitci1.3.7 Dobitci usljed rada ventilatora1.3.8 Dobitci usljed otvaranja vrata1.3.9 Dobitci usljed rada viljuškara1.3.10 Ukupni dobitci topline1.4 RASHLADNI KOEFICIJENT ISPARIVAČA1.5 RASHLADNI KOEFICIJENT KOMPRESORA1.6 POSTAVLJANJE RASHLADNOG PROCESA1.7 PRORAČUN ISPARIVAČA1.8 PRORAČUN KOMPRESORA1.9 TOPLOTNO OPTEREĆENJE KONDENZATORA

PRORAČUN DISTRIBUCIONIH CIJEVI

SPECIFIKACIJA MATERIJALA

3

4

457789

10101112121313131414191923

24

27

PROJEKTNI ZADATAK

Projektovati hladnjaču za skladištenje margarina i šljive u paletama ako je poznato:

margarin 2000 kg/dnevno šljive 7000 kg/dnevno rashladni medij R22

Prilikom projektovanja potrebno je:

odrediti potreban rashladni učinak, postavljanje rashladnog procesa proračun isparivača dimenzioniranje kondenzatora odabir kompresora odabir rashladnog tornja proračun distribucijiskih cijevi isparivača dispozicijiski nacrt hladnjače specifikacija opreme

SADRŽAJ PROJEKTNE DOKUMENTACIJE

projektni zadatak, tehnički opis mašinskih instalacija hladnjače, tehnički izvještaji i proračuni predmjer i predračun radova, grafička dokumentacija, katalozi projektovane opreme

PODLOGE

Prilikom projektovanja projektan će dati idejni nacrt objekta hladnjače, kao i raspored opreme.

TEHNIČKI OPIS MAŠINSKIH INSTALACIJA HLADNJAČE

2

Bez obzira o kojoj hladnjači se radi, je li to klasična hladnjača ili neki tip CA hladnjače, principi projektovanja i konstruiranja su slični. Dodatno, CA hladnjača se razlikuje u tehnologiji koja se instalira unutar same hladnjače, kao i materijalima izgradnje samih komora, podova i vrata tih hladnjača, koji moraju obezbijediti visoke standarde u pogledu dihtovanja, odnosno hermetičkog zatvaranja prostora komora.

Izuzetan zahtjev kod hladnjača sa kontroliranom atmosferom je postizanje hermetičnosti unutar komora. Zbog toga konstruktori i projektanti moraju voditi računa i tačno propisati: vrste panela, način njihovog spajanja i izolacije, način postizanja dihtovanja na pojedinim otvorima za postavljanje nadzorne i mjernoregulacione tehnike, a posebno ostvarenje hermetičnosti vrata.

Poliuretanska pjena je u sendviču između dvije metalne ploče koje su debljine od oko 0,6 mm. Debljina poliuretanske pjene kreće se od 40 do 170 mm. Poseban zahtjev je, zbog lake zapaljivosti, atest na protupožarnu klasu. Premaz panela može biti naprimjer pocinčani ili obojeni, a boje moraju zadovoljiti zahtjeve za kontakte u pogledu rukovanja sa hranom. Zaštita može biti i od plastičnih folija.

Građevina se izvodi kao čelična konstrukcija a izolirana je već spomenutim panelima/pločama koje između imaju ugrađenu poliuretansku pjenu, izvana se po potrebi dodatno oblaže limom radi bolje otpornosti na vremenske prilike.Skladištenje robe se vrši na standardnim EURO paletama dimenzija 800x1200, manipulacija rovom se vrši klasičnim elektro viljuškarom, zbog koga je pri proračunu vođeno računa o dovoljnom prostoru za manipulaciju robom unutar objekta.

Pošto se skladište različite namirnice, sa različitim preporučenim temperaturama skladištenja, objekat je podijeljen na dvije komore, jednu za skladištenje margarina, jednu za skladištenje šljiva.

Palete idu direktno na pod, nema regalnog slaganja.

1. PRORAČUN HLADNJAČE1.1. GRAĐEVINSKE DIMENZIJE KOMORE

3

Građevinska površina poda može se odrediti kao zbir korisne površine poda i zbira površine svih prolaza i rastojanja od zidova.

Ag=Ak+∑ A p [m2 ]

Gdje je:

Ak - korisna površina poda i ∑ A p - zbir površina svih prolaza i rastojanja od zidova.

Korisna površina poda se računa kao:

Ak=nuk+a+b [m2 ]

Gdje je:

nuk - ukupan broj paleta, a - širina palete i b - dužina palete.

Usvaja se paleta standardnih dimenzija 800 x1200 x144 [mm ] , težine mp=20 [kg ] i nosivosti 1500 [kg ].

Iz tabele 3.2. Sava Vujić: „Rashladni uređaji“, zapreminska gustina skladištenja po 1 m 3

korisne zapremine za margarin iznosi 440 kg/m3, a za breskve 290 kg/m3, pri čemu se usvaja da je visina slaganja na jednu paletu 3,1 m, odnosno da je korisna zapremina jedne palete 3 m3 (0,8 x 1,2 x 3,1 [m]).

Potreban broj paleta računa se prema sljedećem izrazu:

n1=Mmargarina

3 ∙mvk1= 2000

3 ∙440=2000

1320=1,51

Usvaja se n1=2 palete

n2=M šljive

3 ∙mvk 2= 7000

3 ∙290=7000

870=8,04 paleta

Usvaja se n2=9 paleta

Gdje je:

Mmargarina - masa svježe kupine,

4

M šlj ive - masa kajsije, mvk 1 - zapreminska gustina skladištenja margarina i mvk 2 - zapreminska gustina skladištenja šljive.

Ukupan broj paleta je:

nuk=n1+n2=2+9=11 paleta

Kao rezervu, za svaku namirnicu dodaje se po jedna paleta pa je ukupan broj paleta nuk=1 3.

Ak=13∙0,8 ∙1,2=12,48 [m2 ]

Prema preporukama iz knjige Sava Vujić: “Rashladni uređaji”, strana 59., usvaja se :

Rastojanje od zidova: 0,3 m Širina prolaza kada se koristi mehanizacija za unutrašnji transport (viljuškar): 2,2 m Prolaz za nadgledanje uskladištenih proizvoda: 0,5 m Jedan podužni prolaz širine 2,2 m

Na osnovu ovih podataka i ukupnog broja paleta ∑ A p se računa kao:

∑ A p=2 ∙0,3 ∙13+13 ∙2,2+2 ∙0,5·0,8 ·9=43,4 [m2 ]

Slijedi da je građevinska površina poda:

Ag=12,48+43,4=55,9 [m2 ]

Usvaja se da je visina komore 3,5 m.

Na osnovu dimenzija komore i prolaza slijedi da su dimenzije komore: 4,3 x 13x 3,5 [m ]

Za potrebe pristupa hladnjači, ugrađuju se troja termoizolaciona vrata proizvođača “Mirković paneli”, - Vranjani, Požega. To su dvostrana klizna vrata za prostorije koje zahtijevaju regulisanu temperaturu i dihtovanje prostorije. Imaju sigurno vođenje, ne zauzimaju puno prostora, izrađena su od inox lima, ispunjena poliuretanom. Dovratnik, kolosijek, te klizači su također od inox lima, a namjenski gumeni dihtunzi obezbjeđuju kvalitetno zaptivanje.Specijalna unutrašnja i spoljašnja ručka se izrađuje od kombinacije PVC-a i inoxa. Vrata su također opremljena s grijačima, u slučaju rada pri temperaturama nižim od 0°C, koji sprječava zaleđivanje dihtunga i dovratnika, što služi u praktičnim slučajevima, ako se komora bude trebala preinačiti za komoru za duboko smrzavanje. Vrata se izrađuju po potrebi, tako da za potrebe ovog projekta usvaja širina vrata od 2 [m].

1.2. TOPLOTNA IZOLACIJA

Toplinski gubici kroz zidove odvijaju se preko termoizolacijskih samonosivih panela "Roma" PUR EKOLOŠKI, debljine 170 mm.

5

Podaci proizvođača:

debljina panela: δ=170 [mm ],

koeficijent toplinske vodljivosti: λ panel=0,025[ WmK ],

koeficijent prelaza topline na unutrašnjoj strani: α u=18 [ Wm2K ] i

koeficijent prelaza topline na vanjskoj strani: α v=3 [ Wm2K ]

Koeficijent prolaza topline zida računa se kao:

k z=1

1αu

+ δλ+ 1α v

[ Wm2K ]

k z=1

118

+ 0,170,025

+ 13

= 10,055+6,8+0,33

= 17,185

=0,139 [ Wm2K ]

Pod se sastoji iz:

AB ploča ( dvostruko armirana ) : δ AB=200 [mm ] , λAB=0,64[ WmK ],

Termoizolacija ( tvrda PU ploča 2x100 ) : δ i=200 [mm ] , λi=0,038 [ WmK ],

Nosiva betonska ploča : δ bp=200 [mm ] , λbp=1,9 [ WmK ] i

Utabani šljunak : δ us=200 [mm ] , λus=0,64 [ WmK ].

Parna brana, hidroizolacija i gornji završni sloj poda ne uzimaju se u obzir kod proračuna gubitaka.

Koeficijent prolaza topline poda računa se kao:

k p=1

δ us

λus+δ bp

λbp+δi

λi+δAB

λAB+ 1αv

[ Wm2K ]

k p=1

0,20,64

+ 0,21,9

+ 0,20,038

+ 0,20,64

+ 13

= 10,3125+0,105+5,263+0,3125+0,33

= 16,3

6

k p=0,16 [ Wm2K ]

Toplinski gubici kroz krov odvijaju se preko termoizolacijskih panela "Roma" PUR debljine, 200mm.

Podaci proizvođača:

debljina panela: δ=200 [mm ],

koeficijent toplinske vodljivosti: λ panel=0,025[ WmK ],

koeficijent prelaza topline na unutrašnjoj strani: α u=18 [ Wm2K ] i

koeficijent prelaza topline na vanjskoj strani: α v=3 [ Wm2K ]

Koeficijent prolaza topline krova računa se kao:

k k=1

1α u

+ δλ+ 1α v

[ Wm2 K ]

k k=1

118

+ 0,20,025

+ 13

= 10,055+8+0,33

= 18,385

=0,11 [ Wm2K ]

Koeficijent prolaza topline za odabrana vrata je k z=1,95 [ Wm2K ].

1.3. PRORAČUN POTREBE HLAĐENJA

Na osnovu proračuna potrebe hlađenja, određuje se rashladni kapacitet rashladne instalacije, te se proračunavaju njene sastavne komponente ( isparivači, kondenzatori, kompresori, pomoćni aparati i cjevovodi ). Potrebe hlađenja se računaju za vremenski period od 24h.Proračunom treba obuhvatiti sve količine toplote, koje iz bilo kog razloga opterećuju rashladnu instalaciju.

1.3.1. KOLIČINA TOPLOTE KOJU JE POTREBNO ODVESTI ZBOG HLAĐENJA ROBE

Količina toplote koju je potrebno odvesti zbog hlađenja svježe robe računa se kao:

Q1=msr ∙ cr ∙ (ϑ ok−ϑ sk ) ∙ 124 ∙3600

[kW ]

Gdje je:

7

msr - masa svježe robe, cr – specifična toplota prije smrzavanja, ϑ ok - temperatura okoline i ϑ sk - temperatura skladištenja.

Iz tabele 1.1. Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ usvajaju se specifične toplote za margarin i šljive i one iznose:

cma=2,93 [ kJkgK ] i

cšlj=3,48[ kJkgK ].

Iz iste tabele se takođe usvaja da su temperature skladištenja margarina ϑ sk=−10℃ . i šljiva ϑ sk=0℃ .

Q1=mma ∙ cma ∙ (ϑok−ϑ sk )∙ 124 ∙3600

+mšlj ∙ cšlj ∙ (ϑ ok−ϑ sk ) ∙ 124 ∙3600

Q1=2000 ∙2,93 ∙ (28−(−10)) ∙ 124 ∙3600

+7000∙3,48 ∙ (28−0 ) ∙ 124 ∙3600

Q1=222680 ∙ 124 ∙3600

+682080 ∙ 124 ∙3600

Q1=2,57+7,89=10 ,46kW

1.3.2. DOBITCI TOPLOTE ZBOG DISANJA ROBE

Dobici toplote zbog disanja robe se računaju kao:

Q2=Q2a+Q2b [kW ]

Gdje je:

Q2a- dobici toplote pri ϑ sk=0 [℃ ] i Q2b- dobici toplote pri ϑ m=8,6 [℃ ].

Q2a=mr ∙ qd [kW ]

Gdje je:

qd - toplota disanja robe.

8

Iz tabele 3.11. Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ usvaja se toplote disanja margarina i šljiva za ϑ sk=0 [℃ ].

qdma=50[ kJt h ] i qdšlj=75 [ kJt h ].

Q2a=mma ∙ qdma+mšlj ∙ qdšlj [kW ]

Q2a=2 ∙50+7 ∙75=100+525=625 kJh

=0,173 [kW ]

Q2b=mr ∙ qd [kW ]

ϑ m se računa kao:

ϑ m=ϑ i+ϑok−ϑ i−(ϑ sk−ϑ i )

lnϑ ok−ϑ i

ϑ sk−ϑ i

[℃ ]

Gdje je:

ϑ i=−2℃ - inicijalna temperatura.

ϑ m=−2+28−(−2 )−[10− (−2 ) ]

ln 28− (−2 )10−(−2 )

=−2+ 180,916

=−2+19,6=17,6 [℃ ]

Iz tabele 3.11. Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ usvaja se toplote disanja kupina i kajsija za ϑ sk=8,6 [℃ ]:

qdma=250[ kJt h ] i qdšlj=720 [ kJt h ].

Q2b=mku ∙ qdma+mka ∙ qdšlj [kW ]

Q2a=2 ∙250+7 ∙720=500+5040=5540 kJh

=1,53 [kW ]

Dakle ukupni dobici zbog disanja robe su:

Q2=0,173+1,53=1,71 [kW ]

1.3.3. DOBITCI TOPLINE USLJED BORAVKA LJUDI U PROSTORIJI

9

Dobici toplote usljed boravka ljudi u prostoriji računaju se kao:

Q3=nr ∙qr ∙τ rτuk

[kW ]

Gdje je:

nr - broj ljudi na opsluživanju, qr - odavanje toplote jednog radnika. τ r - vrijeme rada i τuk - ukupno vrijeme ( 24 h ).

Prema preporukama iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ uzima se da jedan radnik uz pomoć transportnog sredstva za 1 h transportuje ( unese ili iznese ) oko 1,5 t proizvoda. Pošto je potrebno transportovati 9 tona proizvoda, jednom radniku je za taj posao potrebno 6 h.Usvaja se da na opsluživanju rade istovremeno dva radnika, pa im je potrebno duplo manje vremena tj. 3 h.

Iz tabele 3.14. Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ usvaja se da je odavanje toplote jednog radnika pri temperaturi skladištenja ϑ sk=0 [℃ ] i ϑ sk=−10 [℃ ] :

qr=0,278 [kW ] qr=0,308 [kW ]

Q3=2 ∙0,293 ∙ 324

=0,07325 [kW ]

1.3.4. DOBITCI TOPLINE USLJED RASVJETE

Dobici topline zbog rasvjete računaju se kao:

Q4=qo ∙ A sk ∙τ rτuk

[kW ]

Gje je:

qo - A sk - površina skladišta.

Usvaja se da je qo=0,007 [ kWm2 ].Q4=0,007 ∙69∙ 3

24=0,06 [kW ]

10

1.3.5. DOBITCI ZBOG TOPLINE UNEŠENE DRVENIM PALETAMA I GAJBICAMA

Dobici topline zbog topline unešene drvenim paletama i gajbicama računaju se kao:

Q5=Q p+Qg [kW ]

Gdje je:

Qp - toplina unešena paletama i Qg - toplina unešena gajbicama.

Toplina unešena paletama računa se kao:

Qp=mp ∙ c p ∙ (ϑ ok−ϑsk ) ∙ 124 ∙3600

[kW ]

Gdje je:

mp - masa paleta, c p - specifična toplota drveta ( hrast ).

Q p=10 ∙20 ∙2 ∙ (28−0 ) ∙ 124 ∙3600

=1120086400

=0,12 [kW ]

Q p=3 ∙20 ∙2 ∙ (28+10 ) ∙ 124 ∙3600

= 456086400

=0,052 [kW ]

Toplina unešena gajbicama računa se kao:

Qg=mg ∙ cp ∙ (ϑok−ϑsk ) ∙ 124 ∙3600

[kW ]

Gdje je:

mg - masa gajbica, c p - specifična toplota drveta (bor).

Usvajaju se gajbice dimenzija: 600 x 400 x 100 [mm ], mase mg=0,6 [kg ].Na osnovu poznatih dimenzija gajbice, visine slaganja gajbica, te dimenzija i broja paleta dobija se da je potreban broj gajbica: ng=546.

Q p=420 ∙0,6 ∙2,5 ∙ (28−0 ) ∙ 124 ∙3600

=1764086400

=0,204 [kW ]

Q p=126 ∙0,6 ∙2,5∙ (28+30 ) ∙ 124 ∙3600

= 718286400

=0,083 [kW ]

11

Q5=0,18+0,84=0,46 [kW ]

1.3.6. TRANSMISIJISKI DOBITCI

Transmisijski dobici se računaju kao:

Q6=∑i=1

n

k i ∙ Ai ∙ (ϑok−ϑ sk ) [W ]

k i - koeficijent prolaza topline kroz površinu “i“ [ Wm2 K ],

Ai - površina (zida, vrata, poda, tavanice) kroz koju prolazi toplota [m2 ].

Q6=kz ∙ A z∙ (ϑ ok−ϑ sk )+k p∙ Ap ∙ (ϑok−ϑ sk )+kk ∙ A k ∙ (ϑ ok−ϑ sk )+k z ∙ A z ∙ (ϑ ok−ϑ sk )

+kv ∙ Av ∙ (ϑok−ϑ sk )

Q6= (k z ∙ A z+k p ∙ A p+kk ∙ A k+k v ∙ Av ) ∙ (ϑ ok−ϑ sk )

Q6= (0,139 ∙77,1+0,16 ∙45,9+0,11 ∙45,9+1,95 ∙7 ) ∙ (28−0 )

Q6= (10,7+8,9+6,1+13,7 ) ∙28=1429,1W=1,1 [kW ]

Q6= (k z ∙ A z+k p ∙ A p+kk ∙ A k+k v ∙ Av ) ∙ (ϑ ok−ϑ sk )Q6= (0,139 ∙24,5+0,16 ∙10+0,11 ∙10+1,95∙7 ·2 ) ∙ (28+10 )

Q6= (3,4+1,6+1,1 ) ∙38=1429,1W=0,23 [kW ]Ukupno 1,33 kW

1.3.7. DOBITCI USLJED RADA VENTILATORA

Usvaja se da je snaga elektromotora, koji pokreće ventilator P=0,5 [kW ].Iz ovog slijedi da je i dobitak topline usljed rada ventilatora:

Q7=0,5 [kW ]

1.3.8. DOBITCI USLJED OTVARANJA VRATA

Dobici usljed otvaranja vrata računaju se kao:

Q8=K ∙τ rτuk

∙ ρsk ∙ A ∙√H ∙√1−ρok

ρ sk∙ (hok−hsk ) ∙ 1

24 ∙3600[kW ]

Gdje je:

12

K – koeficijent, ρ sk - gustina vazduha pri spoljašnjoj temperaturi, ρok - gustina vazduha temperaturi skladištenja, hok – specifična entalpija spoljašnjeg vazduha i hsk – specifična entalpija unutrašnjeg vazduha.

Koeficijent K se računa kao:

K=0,48+0,004 ∙ (ϑok−ϑ sk )

K=0,48+0,004 ∙ (28−0 )=0,48+0,1=0,59

Q8=0,59∙ 3,1524

∙1,252 ∙9 ∙√3 ∙√1−1,1271,252

∙ (91,6−9,6 ) ∙ 124 ∙3600

Q8=1,5 ∙0,31 ∙82

86400=0,0004 [kW ]

1.3.9. DOBITCI USLJED RADA VILJUŠKARA

Dobici usljed rada viljuškara računaju se kao:

Q9=nv ∙qv ∙τ r

τu[kW ]

Gdje je:

nv - broj viluškara i qv - odavanje toplote jednog viljuškara.

Usvaja se da na opsluživanju rade 2 viljuškara snage P=5 [kW ].

Q9=2∙5∙ 324

=1,25 [kW ]

1.3.10. UKUPNI DOBITCI TOPLINE

Ukupni dobici se računaju kao:

Q=∑1

9

Qi=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9 [kW ]

Q=10,46+1,71+0,07+0,06+0,46+1,33+0,5+0,0004+1,25=15,85 [kW ]

1.4. RASHLADNI KAPACITET ISPARIVAČA

13

Potreban rashladni kapacitet isparivača odnosno vazdušnih hladnjaka u rashladnoj komori određuje se na osnovu ukupnog toplotnog opterećenja u toku jednog dana.Rashladni kapacitet uređaja za hlađenje i njegovih komponenata određuje se tako da u toku dana pokriju potrebe hlađenja za τ ef , koje je kraće od 24 h, da bi ostalo vremena za poslove oko redovnog održavanja rashladne instalacije, za otapanje inja sa isparivača, za održavanje čistoće i zbog rezerve u rashladnom kapacitetu u slučaju nekog kvara ili neočekivano velikog toplotnog opterećenja.

Računa se kao:

Q¿=Qτ ef

[kW ]

Za τ ef se prema preporukama iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ usvaja

τ ef=18[ hdan ].

Q¿=15,85 ∙24

18=380,4

18=21,1 [kW ]

1.5. RASHLADNI KAPACITET KOMPRESORA

Rashladni kapacitet kompresora određuje se posebno za svaki režim temeprature isparavanja na osnovu zbira potrebnih rashladnih kapaciteta za sve komore čiji isparivači rade sa tom temperaturom isparavanja. Ako ima veći broj komora, treba uzeti u obzir da neće u svim komorama doći istovremeno do maksimalne potrebe hlađenja, čak će rijetko kad u svim komorama biti uključeni u rad isparivači. Faktor jednovremenosti nastanka svih toplotnih opterećenja u maksimalnom iznosu kreće se od η = 0,7 … 0,9 u zavisnosti od broja komora i uslova ekspolatacije. Ako se radi o samo jednoj komori, onda je η =1. Tako je potreban rashladni kapacitet kompresora za datu temperatru isparavanja:

QoK=η∑jQ¿ [kW ]

Kako se raddi samo o jednoj komori i jednom kompresoru slijedi da je:

QoK=Q¿ = 21,1 [kW]

1.6. POSTAVLJANJE RASHLADNOG PROCESA

Da bi se izabrao rashladni proces moraju se poznavati temperature isparavanja i kondenzacije rashladnog medija.

Temperatura isparavanja radnog medija se računa kao:

ϑ i=ϑsk− (9÷11℃ ) [℃ ]

14

ϑ i=0−10=−10 [℃ ]

ϑ i=0−(−10)=10 [℃ ]

Na osnovu izračunate temperature isparavanja iz tabele 4.7.1. Đ. Kozić, B. Vasiljević, V. Bekavac: „Priručnik za termodinamiku“ slijedi da je pritisak isparavanja pi=3,552 ¿ a za 10 [℃ ] 6,81 ¿

Temperatura kondenzacije radnog medija se računa kao:

ϑ k=ϑ w+( 9÷11℃ ) [℃ ]

Gdje je:

ϑ w – temperatura vode kojom se hladi kondenzatorUsvaja se da je temperatura vode ϑ w=17℃.

ϑ i=17+11=28 [℃ ]

Na osnovu izračunate temperature kondenzacije iz tabele 4.7.1. Đ. Kozić, B. Vasiljević, V. Bekavac: „Priručnik za termodinamiku“ slijedi da je pritisak kondenzacije pk=11,3 ¿.

Odnos pritisaka kondenzacije i isparavanja je:

pk

p i= 11,3

3,552=3,2<8

pk

p i= 11,3

6,81=1,65<8

Na osnovu ovog odnosa usvaja se jednostepena kompresija.

Usvaja se rashladni proces sa suhim usisavanjem.To je usisavanje suhozasićene pare. Provodi se da bi se spriječilo skupljanje kapljevite radne tvari u kompresoru i tako zaštitio kompresor od hidrauličkog udara.

15

Sl. 2. Shematski prikaz jednostepenog parnog rashladnog uređaja s prigušnim ventilom i suhim usisavanjem

Vlažna para iz isparivača i prigušnog ventila struje u prošireni prostor odjeljivača, pa se brzina strujanja znatno smanjuje i para više ne može sa sobom nositi kapljice, nego se one talože na dno odjeljivača i vraćaju u isparivač kao kapljevina. Ostala para, oslobođena kapljica, postaje suhozasićena ( x = 1). Nju usisava kompresor i komprimira do tlaka p (stanje 2). U kondenzatoru se hladi i kondenzira do stanja 3. Nakon prigušnog ventila stanje radne tvari je 5. Kada bi se usisavala vlažna para, kompresija bi tekla od stanja 1’.

16

Sl. 3. T,s- dijagram jednostupanjskog parnog rashladnog procesa s prigušnim ventilom i suhim usisavanjem

Takvim se postupkom povećava specifični rashladni učinak, ali se također povećava i utrošeni mehanički rad. Površina c-1'-1-d-c predstavlja povećanje rashladnog učinka u odnosu na slučaj kada se usisava vlažna para 1'.Prednost je što se ovakav proces sa sigurnošću može primijeniti u realnim rashladnimuređajima.Ako se promatra T,s - dijagram, vidi se da je ostalo malo sličnosti s termodinamički najboljim Carnotovim procesom. Ipak, ostala je velika termodinamička prednost parnog procesa, a to je da se čitav rashladni učinak predaje radnoj tvari pri konstantnoj temperaturi isparivanja, a može se reći da se najveći dio topline predaje okolišu također pri konstantnoj temperaturi kondenzacije.

Sl. 4. p,h- dijagram jednostupanjskog parnog rashladnog procesa s prigušnim ventilom isuhim usisavanjem

17

Sa Molijerovog p−h dijagrama za radni medij R22 skidamo podatke o temperaturi, pritisku i entalpiji u pojedinim tačkama rashladnog procesa. Podaci su tabelarno prikazani u sljedećoj tabeli.

Tabela1. Veličine stanja radnog medija u pojedinim tačkama

Stanje Temperatura[℃ ] Pritisak¿Entalpija [ kJkg ]

1 -10 3,55 4002 45 11,3 4203 28 11,3 2345 -10 3,55 234

Specifični rad se računa kao:

l=h2−h1[ kJkg ]l=420−400=20 [ kJkg ]

Specifični rashladni učinak računa se kao:

qo=h1−h5=h1−h3[ kJkg ]qo=400−234=166 [ kJkg ]

Toplina odvedena u kondenzatoru po 1 kg radne tvari računa se kao:

q=h2−h3[ kJkg ]q=420−234=186 [ kJkg ]

Faktor hlađenja računa se kao:

ε o=qo

l=h1−h3

h2−h1=166

20=8,3

Protok radne tvari računa se kao:

18

m= Q¿

qo=26,4

166=0,16[ kgs ]

Teoretski zapreminski protok radne tvari računa se kao:

V st=m ∙ v}} rsub {1} =0,16∙0,065=0,0104 left [{{m} ^ {3}} over {s} right ¿¿Gdje je :

v}} rsub {1¿¿ - specifična zapremina pare u stanju ispred usisnog priključka.

1.7. PRORAČUN ISPARIVAČA

Isparivači se obično proračunavaju prema poznatim izrazima:

A s=Q¿

ks ∙∆ϑm[m2 ]

Gdje je:

A s - spoljašnja površina isparivača, Q¿ – rashladni kapacitet isparivača, k s - koeficijent prolaza topline sveden na spoljašnju površinu i ϑ m – srednje logaritamska razlika temperatura.

Koeficijent prolaza topline sveden na spoljašnju površinu prema tabeli 10.1. Sava Vujić:

„Rashladni uređaji“ za freonske pločaste isparivače iznosi k s=15 [ Wm2K ].

Iz iste tabele srednje logaritamska razlika temperatura je ∆ϑ m=15 [ K ].

1.8. PRORAČUN KOMPRESORA

Koeficijent isporuke

To je odnos količine pare rashladnog medija koju kompresor stvarno istiskuje prema količini pare rashladnog medija koju bi istiskivao idealni kompresor koji bi imao istu satnu zapreminu.Računa se kao:

λ=λc ∙ λpr ∙ λz ∙ λn

Gdje je: λc – zapreminski koeficijent usljed štetnog prostora, λ pr– koeficijent isporuke usljed prigušenja pri usisavanju,

19

λz – koeficijent isporuke usljed zagrijavanja i λn – koeficijent isporuke usljed proticanja.

Zapreminski koeficijent usljed štetnog prostora računa se kao:

λc=1−c ∙[( pk

pi )1m−1]

Gdje su:

c - veličina štetnog prostora, m – koeficijent politrope, pi – pritisak isparavanja i pk – pritisak kondenzacije

Prema preporukama iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ uzima se da je c=0,1.Koeficijent politroe ze freon R22 je m=1,123.

λc=1−0,1 ∙[( 11,33,552 )

11,123−1]=0,82

Koeficijent isporuke usljed prigušenja pri usisavanju računa se kao:

λ pr=1−1+cλc

∙( Δ po

pi)

Gdje je:

Δ p0 – depresija pri usisavanju

Prema preporukama iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ uzima se da je Δ po

pi=0,04

λ pr=1−1+0,50,1

∙( 0,043,552 )=0,83

Koeficijent isporuke usljed zagrijavanja računa se kao:

λ z=1−0,025 ∙( pk

p i−1)

20

λz=1−0,025 ∙( 11,33,552

−1)=0,95

Koeficijent isporuke uslijed proticanja prema preporukama iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ za kompresore u dobrom stanju:

λn=(0,95÷0,98 )=0,98Koeficijent isporuke iznosi:

λ=0,82 ∙0,83 ∙0,95 ∙0,98=0,63

Stvarna satna zapremina kompresora računa se kao:

V S=V st

λ=

0,01040,63

=0,0165 [m3

s ]Efektivna snaga kompresora data je izrazom:

Pe=Pi+Ptr [kW ]

Indikatorska snaga data je izrazom:

Pi=V S ∙ pi [kW ]Gdje je:

pi - srednji indikatorski pritisak stvarnog kompresora.

Odnos između indikatorskog pritiska stvarnog kompresora i srednjeg teoretskog indikatorskog pritiska naziva se koeficijentom indikatorskih pritisaka.

ρ=pi

p¿

Gdje je:

p¿ - srednji teoretski indikatorski pritisak.

Srednji teoretski indikatorski pritisak dobija se sa dijagrama na slici 8.7. iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ , na osnovu temperatura kondenzacije i isparavanja i on iznosi p¿=4,2¿.

Koeficijent indikatorskih pritisaka dobija se sa dijagrama na slici 8.5. iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ , na osnovu stepena kompresije i on iznosi ρ=1,05.

Slijedi da je indikatorski pritisak stvarnog kompresora jednak:

pi=ρ∙ p¿=1,05∙4,2=4,4¿

21

Dobija se da je indikatorska snaga jednaka:

Pi=0,0165 ∙4,4 ∙105=7,3 [kW ]

Snaga potrebna za savladavanje trenja računa se kao:

Ptr=V S ∙ ptr [kW ]

Gdje je:

ptr - fiktivno povecanje srednjeg indikatorskog pritiska uslijed trenja.

Fiktivno povecanje srednjeg indikatorskog pritiska uslijed trenja prema preporukama iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ kreće se u granicama izmađu ptr= (0,3÷0,5 )¿.Usvaja se da je ptr=0,4¿.

Slijedi da je snaga potrebna za savladavanje trenja jednaka:

Ptr=0,0165∙0,4 ∙105=0,7 [kW ]

Slijedi da ja efektivna snaga kompresora jednaka:

Pe=7,3+0,7=8 [kW ]

Snaga elektromotora za pogon kompresora računa se kao:

PEM=(1,15÷1,2 ) ∙Pe [kW ]

PEM=9,2÷9,6=9,6 [kW ]

Efektivni koeficijent korisnog dejstva računa se kao:

ηe=ηi ∙ ηm

Gdje je:

ηi - indikatorski koeficijent korisnog dejstva i ηm - mehanički koeficijent korisnog dejstva.

Indikatorski koeficijent korisnog dejstva računa se kao:

ηi=λρ=0,63

1,05=0,6

Mehanički koeficijent korisnog dejstva računa se kao.

22

ηm=Pi

P e=7,3

8=0,9

Slijedi da je efektivni koeficijent korisnog dejstva jednak:

ηe=0,6∙0,9=0,54

1.9. TOPLOTNO OPTEREĆENJE KONDENZATORA

Toplotno opterećenje kondenzatora jednako je zbiru toplote hlađenja i energije koja se troši za pogon kompresora. Pri projektovanju često se toplotno opterećenje kondenzatora izračunava kao zbir rashladnih kapaciteta svih kompresora za date uslove rada i instalisane snage pogonskih motora kompresora PEM, da bi se dobila izvjesna rezerva za periode prelaznih režima rada rashladnih uređaja kada su temperature isparavanja veće od projektovanih.

QKD=∑ QoK+PEM [kW ]

Kako je usvojen samo jedan kompresor slijedi da je:

QKD=QoK+PEM

QKD=26,4+9,6=36 [kW ]

Potrebna površina kondenzatora određuje se iz jednačine za prolaz toplote:

QKD=A ∙K ∙ϑm

Odakle je:

A=QKD

K ∙ϑm[m2 ]

Gdje je:

K - Koeficijent prolaza toplote i ϑ m – Srednja logaritamska temperatura rashladnog fluida i mediuma za hlađenje

kondenzatora. Srednja logaritamska temperatura ϑ m računa se kao:

ϑ m=ϑV 2−ϑV 1

lnϑ k−ϑ V 1

ϑ k−ϑ V 2

Gdje je:

23

ϑV 1 - Ulazna temperatura vode za hlađenje kondenzatora, ϑV 2 - Izlazna temperatura vode za hlađenje kondenzatora i ϑ k - Temperatura kondenzacije.

Usvaja se:

- Ulazna temperatura vode za hlađenje kondenzatora ϑV 1=17 [℃ ] i- Izlazna temperatura vode za hlađenje kondenzatora ϑV 2=22 [℃ ].

Slijedi da je:

ϑ m=22−7

ln 28−1728−22

= 50,6

=8,33 [K ]

Prema preporukama iz knjige Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ usvaja se da koeficijent prolaza

toplote za horizontalni dobošasti kondenzator iznosi K=600[ Wm2 K ].

Slijedi da je potrebna površina kondenzatora jednaka:

A= 36 ∙103

600 ∙8,33=36 ∙103

4998=7,2 [m2 ]

2. PRORAČUN DISTRIBUCIJISKIH CIJEVI

Za manje dužine cjevovoda, kada vođenje vodova nije komplikovano odnosno kada nema mnogo lokalnih otpora, prečnici cjevovoda mogu se odrediti prema dozvoljenim brzinama strujanja rashladnog fluida u njima, jer padovi pritisaka u takvom slučaju neće preći dozvoljene vrijednosti.

Usisni vod kompresora

Iz tabela 11.1. Sava Vujić: „Rashladni uređaji“ usvajaju se preporučljive brzine strujanja fluida

za usisni vod w=5 [ms ].Prečnik cjevovoda računa se iz jednačine za maseni protok:

m=ρ ∙w ∙ A=1v∙w∙ A=1

v∙w ∙ d

2 ∙ π4

Slijedi da je:

d=√ 4 ∙ v ∙ mw ∙π

[m ]

24

d=√ 4 ∙0,065 ∙0,165 ∙3,14

=√ 0,041615,7

=0,051 [m ]=51 [mm ]

Gdje je:

v - specifična zapremina pare u stanju ispred usisnog priključka.

Potisni vod kompresora


za potisni vod w=8 [ms ].Prečnik cjevovoda računa se kao:

d=√ 4 ∙ v ∙ mw ∙π

[m ]

d=√ 4 ∙0,02 ∙0,168 ∙3,14

=√ 0,012825,12

=¿0,022 [m ]=22 [mm ]¿

Gdje je:

v - specifična zapremina pare u stanju iza usisnog priključka.

Tečni vod od kondenzatora do prigušnog ventila


za tečni vod w=0,5 [ms ].Prečnik cjevovoda računa se kao:

d=√ 4 ∙ v ∙ mw ∙π

[m ]

d=√ 4 ∙0,00085 ∙0,160,5 ∙3,14

=√ 0,0005441,57

=¿0,018 [m ]=18 [mm ]¿

Gdje je:

v - specifična zapremina pare u stanju iza kondenzatora.

Tečni vod od prigušnog ventila do odjeljivača

25



d=√ 4 ∙ v ∙ mw ∙π

[m ]

d=√ 4 ∙0,020 ∙0,160,5 ∙3,14

=√ 0,01281,57

=¿0,09 [m ]=90 [mm ]¿

Gdje je:

v - specifična zapremina pare u stanju iza prigušnog ventila.

Tečni vod od odjeljivača do isparivača



d=√ 4 ∙ v ∙ mw ∙π

[m ]

d=√ 4 ∙0,020 ∙0,160,5 ∙3,14

=√ 0,01281,57

=¿0,09 [m ]=90 [mm ]¿

Gdje je:

v - specifična zapremina pare u stanju iza odjeljivača.

Vod od isparivača do odjeljivača


za tečni vod w=5 [ms ].Prečnik cjevovoda računa se kao:

d=√ 4 ∙ v ∙ mw ∙π

[m ]

26

d=√ 4 ∙0,065 ∙0,165 ∙3,14

=√ 0,041615,7

=0,051 [m ]=51 [mm ]

3. SPECIFIKACIJA MATERIJALA

Naziv Količina Oznaka Cijena(KM)Stropni isparivač 2 HZ-SAIG35 820Odvajač tečnosti 2 HZ – OTHP14 90Kompresijiski agregat 1 KAISER SXC 520Evaporativni kondenzator 1 GUNTER C2100/5 485Skupljač tečnosti 2 HZ STA4-540 70Prigušni ventil 1 HZ HRA10 12Odvajač ulja 1 FBOU4 52

Ukupno (KM) 2049

27

rashladni sistemi grafički rad

Documents