Almir Seminarski Rashladni

UNIVERZITET U TUZLI MAŠINSKI FAKULTET

Odsjek: Energetsko mašinstvo Predmet: Rashladni sistemi

Projektni zadatak -Hladnjača za Suho voće-

Br.indeksa: I-153/06 Brčaninović Almir

Tuzla, 2012

Projektni zadatak Rashladni sistemi

1

1. PROJEKTNI ZADATAK za izradu objekta hladnjače čija funkcija je obrazložena u daljnem tekstu.

1.1 OPĆE INFORMACIJE O PROJEKTU Naručilac projekta: MAŠINSKI FAKULTET IDEJNI PROJEKAT : Instalacije rashladnog sistema objekta hladnjače (mašinski dio) 1.2 OPIS ZADATKA:

Projektovati hladnjaču za skladištenje suhog voća u paletama ako su poznati podaci: - količina: 5000 kg/dnevno; - rashladni medij: R22

Prilikom projektovanja potrebno je: - Odrediti potreban rashladni učin - Postavljanje rashladnog procesa - Proračun isparivača - Dimenzioniranje kondenzatora - Odabir kompresora - Odabir rashladnog tornja - Dispozicijski nacrt hladnjače - Specifikacija opreme Uraditi projekat hladnjače uvažavajući važeće propise i normative za ovakve objekte.

1.3 POSEBNI USLOVI:

Projektant mora uvažavati smjernice i tehničke uslove i zahtjeve od investitora.

1.4 SADRŽAJ PROJEKTNE DOKUMENTACIJE:

1. Projektni zadatak 2. Tehnički opis mašinskih instalacija hladnjače 3. Tehnički izvještaji i proračuni 4. Tehnički uslovi za izvođenje instalacija 5. Predmjer i predračun radova 6. Grafička dokumentacija 7. Katalozi projektovane opreme

1.5 PODLOGE:

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

1.6 BROJ PRIMJERAKA PROJEKATA: Projektnu dokumentaciju izraditi i dostaviti u printanom i elektronskom primjerku.


2

1. PROJEKTOVANJE RASHLADNOG SISTEMA HLADNJAČE

1.1 Tehnički opis objekta hladnjače Projektom je obuhvaćen objekt koji se sastoji od hladnjače, prateće prostorije, te strojarnice i predprostora. Instalacije vodovoda, odvodnje i distribucije električne energije nisu opisani u ovom projektu. U danom zadatku opisana je konstrukcija hladnjače za suho voće, te je dan kompletan proračun i odabir konstrukcijskih elemenata i opreme korištene za održavanje zadanih parametara u hladnjači. Građevina se izvodi kao čelična konstrukcija, a izolirana je zidnim i krovnim termoizolacijskim panelima opisano u standardima i termodinamičkom proračunu, a izvana se oblaže fasadnim panelom ili profiliranim limom. Površina čestice za građenje iznosi 11,40 x 9 m, a visina građenja cca 5,00m. Kota poda hladnjače je 1,20 m iznad pristupnog terena do i oko hladnjače.

Skladištenje robe na EURO paletama vrši se ulaganjem u dvoetažnu klasičnu regalnu konstrukciju, a transport i manipulacija paletama izvodi se elektro-viličarom.

Jedna paleta sa smrznutim namirnicama može imati maksimalnu masu od 1000 kg. Namirnica koja je predviđene za skladištenje u komori je suho voće raspoređeno na 42 palete.

Naziv artikla Smokva suha 250 g. flopack 3/1

Transportno pakiranje 3 kg

Broj komada u

kartonu/gajbici 12

Broj gajbi na paleti 20

Masa voca u jednoj gajbici 3 kg

Masa voca na paleti 120 kg


3

Slika 1 : Prikaz smještanja paleta na regalnu konstrukciju

- Podaci o objektu

Kapacitet skladišta………………………..42 paletnih mjesta Tlocrtna površina………………………….64,98m2 Ukupna površina………………………….102,6m2 (sve prostorije na objektu) VISINA SKLADISTA 5m Volumen hlađenog dijela objekta………...324,9m2 Temperatura u skladištu………………...... 2 °C Skladišni predprostor ima svrhu manipulacije paletama, služi i kao dopuna za privremeno ostavljanje paleta koje čekaju na transport, također ima svrhu sprečavanja dobitaka topline izvana infiltracijom preko vrata.


4

Slika 2 : Tlocrtni prikaz objekta sa gabaritima

- Pod hladnjače

AB Ploča (dvostruko armirana) 200mm, Hidroizolacijska pokrivna folija kao polietilen, Visokotlačno nosiva termoizolacija kao STYRODUR 5000 2x100mm, Parna brana kao ALKOR folija, Nosiva betonska ploha kao industrijski pod sa završnim slojem ukupne debljine 200mm, Utabani šljunak 200mm. Ispod podne termoizolacije polažu se električni kabelski grijači podne konstrukcije kao zaštita od kondenzacije i djelovanja leda na beton (smrzavanja i pucanja), s radnim i rezervnim krugom, termostatom za regulaciju temperature poda, digitalnim indikatorom temperature poda, mjernom sondom i elektro ormarićem. Snaga grijača 14 W/m2 , ukupno 1,25 kW, izvode se kabelski grijači kao KLOEPER, DEVI ili SSCP.

- Hladionička vrata

Komora je sa skladišnim prostorom odvojena kliznim jednokrilnim hladioničkim vratima na elektromotorni pogon, izolirana PUR ekološki, dimenzije 2000x3000 mm, s pripadajućim vodilicama, brtvama, obostranim mehanizmom za otvaranje, grijačima praga i okvira, radno područje od +30 do -30°C, debljine 140 mm, kao ROMA ili Foris index. Na hladioničkim vratima moguće je ugraditi zračnu zavjesu radi smanjenja gubitaka prilikom otvaranja vrata.


5

- Rashladni sistem hladnjače

Za smještaj rashladnog multiseta (kompresora) i ostale strojarske opreme predviđena je prostorija kao strojarnica sa kontroliranom temperaturom prostora smještena pored skladišnog predprostora. Takav smještaj omogućuje najjednostavniji servisni pristup, jednostavan i ekonomičan položaj za ugradnju, također je omogućen najkraći put cjevovoda za distribuciju radne tvari. Projektirani sustav ima funkciju održavanja temperature u hladnjačama na 2°C ukupnog učina 20,654 kW pri vanjskoj temperaturi od 30°C i logistici unosa i iznosa robe kako je opisano dalje u proračunu opterećenja. Kao radna tvar u sustavu koristi se R22 .

- Upravljanje i nadzor rashladnog postrojenja

Za daljinsko mjerenje koristimo električni higrometar koji radi na principu mjerenja temperature pri kojoj je zasićen rastvor neke higroskopske soli u ravnoteži sa vodenom parom iz vazduha čija se vlažnost mjeri. Pritisci se većinom mjere manovakumetrima sa Bourdon-ovom cijevi. Ovi manovakumetri imaju pored skale za mjerenje pritiska i skalu na kojoj su označene odgovarajuće temperature zasićenja datog rashladnog fluida. Protoci se mjere rotometrima dok potrošnja električne energije mjerimo brojilima . Sve ove informacije koje dobijemo treba da se prenesu u centralnu komandnu-razvodnu tablu ili računar ugrađen na zidu hladnjače. Kao primjer može se uzeti regulacijski i nadzorni sistem konfiguracije ADAP-KOOL Danfoss, sistem se slaže kao napredni integrirani sustav upravljanja rashladne instalacije sa lokalnim i daljinskim nadzorom.

1.2. Definiranje temperature hladnjače Za skladištenje krastavaca uzeto je iz tabele za najbolje uvjete uvjete čuvanja hlađenog voća i povrća (Tabela 1.1 strana 22 , Rashladni uređaji –Sava Vujić ) koja se kreće od -1 do +4 °C uzeo sam 2°C .

1.3 Određivanje rashladnog učina hladnjače - robu je potrebno ohladiti za 24 .

kWttcmQ Rokkdk 578,6360024

1)230(06,45000

360024

1)(1

1.3.1 Izolacija hladnjače

Transmisijski gubici računaju se s obzirom na zadane uvjete, unutarnje temperature, i vanjske temperature koja je uzeta za ljeto, područje kontinentalnog dijela Bosne i Hercegovine 30°C i relativne vlažnosti zraka od 55%. Transmisijski gubici, odnosno dobici topline iz okoline koji se namiruju rashladnim sistemom, ovisiti će direktno o načinu gradnje komora i izolaciji. Dobici topline ostvaruju se preko ploha hladnjače koji su u dodiru s vanjskom okolinom, a to su zidni paneli preko kojih imamo dotok topline s bočnih strana, stropni paneli preko kojih toplina dolazi s krova iznad komora, te pod hladnjače koji izmjenjuje toplinu sa zemljom ispod hladnjače, a time posredno i sa okolinom.

- Izolacija zidova

Toplinski gubici kroz zidove odvijaju se preko termoizolacijskih samonosivih panela kao "Roma" PUR EKOLOŠKI, debljine 200mm. Podaci proizvođača:

mm200 debljina panela


6

mK

W025,0 koeficijent toplinske vodljivosti

Km

Wunutarnji 2

18 konvektivni koeficijent prijelaza topline na unutarnjoj strani

Km

Wvanjski 2

3 konvektivni koeficijent prijelaza topline na vanjskoj strani, zbog tankog fasadnog

panela s vanjske strane nema strujanja zraka

Km

Wk

unutarnje

2

vanjsko

119,011

1

koeficijent prolaza topline kroz panel

Provjera da ne dolazi do zaleđivanja parne brane:

Ck

C

i

i

u

p

branebrane

87,28

1

1;0 0

Slika 3 : Profil temperature zida

- Izolacija poda hladionice

Pod se sastoji iz:

1. AB Ploča (dvostruko armirana) mmAB 200

mK

WAB 64,0

2. Termoizolacija (tvrda PU ploča 2x100mm) mmi 200

mK

Wi 038,0

3. Nosiva betonska ploča mmbp 200

mK

Wi 9,1

4. Utabani šljunak mmus 200

mK

Wi 64,0

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


7

Km

Wk

vanjskiAB

AB

i

i

bp

bp

us

us

poda 217,0

1

1

koeficijent prolaza toplote za pod

Slika 4: Prikaz slojeva hladioničkog poda

- Krovna izolacija

Toplinski gubici kroz zidove odvijaju se preko termoizolacijskih panela kao "Roma" PUR, debljine 220mm. Podaci proizvođača:

mm220 debljina panela

mK

Wpanela 025,0 koeficijent toplinske vodljivosti

Km

Wunutarnji 2

18 konvektivni koeficijent prijelaza topline na unutarnjoj strani

Km

Wvanjski 2

3 konvektivni koeficijent prijelaza topline na vanjskoj strani, zbog tankog fasadnog

panela s vanjske strane nema strujanja zraka

Km

Wk

panelaunutarnje

2

vanjsko

109,011

1

koeficijent prolaza topline kroz panel

Slika 5: Profil temperature stropa


8

1.3.2. Transmisioni gubici kroz zidove

- Toplina koja dopire u prostor preko zidne izolacije (panela) :

Q = k Azid (Tok – T0)

Azid1 = Azid3 =L H = 57 m2

Azid2 = Azid4 =L H = 28,5 m2

Qzid1,3 = 2 kzid Azid (Tok – T0) = 2 0,119 57 ( 30-2 ) = 0,379 kW

Qzid2,4 = 2 kzid Azid (Tok – T0) = 2 0,119 28,5 ( 30-2 ) = 0,189 kW Ukupno : Qzid = 0,568 kW

- Toplinski gubici kroz strop :

Astrop = L B = 11,4 9 =102,6 m2

Qstrop = kstrop Astrop (Tok – T0) = 0,109 102,6 ( 30-2 ) = 0,313 kW

- Toplinski gubici kroz pod :

Apod = L B = 102,6 m2

Qpod = kpod Apod (Tok – T0) = 0,17 102,6 m2 ( 14-2 ) = 0,209 kW Ukupni transmijski gubici za : Q2 = Qzid + Qstrop + Qpod = 1,09 kW

Q2 = 1,09 kW 1.3.3. Gubici toplote zbog disanja robe Jedna paleta sa smrznutim namirnicama može imati maksimalnu masu od 1000 kg. Dimenzije palete 1200X800X114 mm. Namirnica koje su predviđene za skladištenje u komori je suho voće. U hladnjači se ostvari dnevni promet od cca paleta dnevno. Dnevni unos od 6 paleta ostvaruje se cestovnim transportom, a isto toliko robe se dnevno i distribuira dalje, odnosno odvozi iz hladnjače. Potrebni učin za hlađenje unesene robe ostvaruje se u samim hladnjačama.

Toplota disanja za 2°C ( Rashladni uređaji- Sava Vuijć , tabela 3.12 strana 78) se dobija da je :

kg

kW

th

kJq C

5)2( 10222,280

kWqmQ C 55,1)2(3

Disanje unešene robe :

C

tt

tt

tttttt

iR

iok

iRiokim

56,8

ln

)(

ti = 22 °C -temperatura suhog voća koja je unešena pri prosječnoj temperaturi okoline 30 °C

kg

kW

th

kJq C

5)2( 10722,4170

kWqmQ dkC 236,0)56,8(3


9

kWQ

kWQQQ CC

786,1

786,1

3

)56,8(3)2(33

1.3.4. Gubici toplote usljed boravka ljudi u hladnjači

kWqnQ r 4

n = 2 -broj radnika

Radno vrijeme radnika je 8 h ,neka provede 30 min/h slagajući, istovarajući i utovaravajući robu.

h4 - vrijeme provedeno na radu u rashladnoj komori

kwqr 254,0 - odavanje toplote jednog radnik, tabela 3.14. strana 82, RU

kWQ

kWQ

169,0

169,024

4254,02

4

4

1.3.5. Gubici uslijed rasvjete q r = 8 W/m2

kWQ

WAqQQ rrasv

273,0

6,27324

86,1028

5

5

1.3.6. Gubici unešeni paletama i sanducima

- Masa palete EURO-EPAL JE 22 kg/kom ,broj unešeni komada je 42

- Masa sanduka je 0,7 kg/kom ,broj unešeni komada 840

kWttcmQ Rokpalpal 778,0360024

12306,2924

360024

1)(

kWttcmQ Roksansan 495,0360024

1)(

kWQ

kWQQQ sanpal

273,1

273,1

6

6

1.3.7. Gubici toplote usljed rada ventilatora

kWQPvent 5,07

1.3.8. Gubici usljed rada viljuškara U hladnjači se koristi viljuškar proizvođača Climax sa AC pogonom . Snaga vučnog motora iznosi 4,7 kW, a podiznog 6kW. Koristimo i jedan ručni viljuškar za dodatnu ispomoć pri manipulaciji paletama.


10

Slika 6: Viljuškari za manipulaciju paletama

kWQ

kWQ

5,1

5,124

661

8

8

1.3.9. Gubici usljed otvaranja vrata

kWQ

kWhhHAkQ Rok

R

kR

u

364,6

364,61

9

09

592,0004,048,0 Rok ttK - koeficijent ovisao o razlici temperatura u prostoru

H=3 m - visina vrata A = 6 m2 - površina vrata

3284,1

m

kgR

- gustina zraka na 2 °C


11

3165,1

m

kgok

- gustina zraka na 30 °C

kg

kJtcrxtch ppok 5,28

- entalpija vlažnog zraka izvan prostorije

kgz

kgw

pp

px 024,0622,0

'

'

kg

kJhok 025,3

- entalpija vlažnog zraka u hladnjači

kgz

kgw

pp

pxr 004919.0

10592.7013.1

10592.7622.0622.0

3

3

Ukupni rashladni kapacitet:

1.4 Postavljanje rashladnog procesa sa R22

Slika 7 : T-s dijagram procesa

R22 (CHF2CI) difluormonohlormetan je halogeni derivate metana.

Maseni protok:

s

kg

hh

Q

q

Qm u

RT 07722,051,53628,704

955,12

72

kWQ

QQQQQQQQQQ

u

u

955,12

987654321


12

Slika 8: Pakiranje radne tvari R22

Globalno gledajući, R22 (HCFC-22) je danas još najčešće korišćen rashladni fluid iako je u fazi odstranjivanja (u razvijenim zemljama) i uvođenja alternativa poslednjih deset godina. R22 je (bio) rashladni fluid broj jedan za male i komercijalne klima-uređaje. Isto tako je (bio) neprikosnoven u hladnjacima tečnosti (čilerima) za klimatizaciju i druge namene. Rashladni faktor (COP – Coefficient of Performance) je relativno viši u poređenju sa drugim HCFC i HFC fluidima. Prva alternativa za R22 koja se pojavila na tržištu čilera i klima-uređaja je R407C, no termodinamički i eksplotaciono R22 je superiorniji. Kasnije se pojavio i R410A koji ima bolje karakteristike od R407C, međutim njegovi pritisci su viši za oko 50% od R22. Među čilerima sa vijčanim i centrifugalnim kompresorima najbolje rešenje je R134a. R290 (propan) je odlična alternativa za R22, ali njegova slaba strana je zapaljivost.

1.5 Proračun isparivača Proračun isparivača koji se koristi u hladionici:

Slika 9: T-A dijagram za isparivač

- Logaritamska temperatura :

4

6ln

46

ln2

1

21

t

t

tttm = 4,933 oC


13

1.5.1 Prijelaz topline na strani R22

Model isparivanja u horizontalnoj cijevi Masa RT koja protiče kroz jedan od dva isparivača

mR22 /2 =0,03861 kg/s

- Srednji specifični volumen

vsr = (v7+v2) / 2 = (19,7+51,876) 10-3 / 2 = 35,788 10-3 m3/kg - Brzina R22 na ulazu u cijev

wul = 0.5 m/s (usvojeno) - Izbor cijevi

Izabrane su Bakrene (Cu) cijevi 15x1 : dv=15 mm ; du=13 mm

- Broj paralelno napajanih cijevi na ulazu u isparivač:

4

013.05.0

107,190386.0

4

2

3

2

722

uul

R

dw

vmn =12 cijevi

- Srednja brzina R22 na ulazu u cijev

4

013.012

10788,350386.0

4

2

3

2

22

u

srRsr

dn

vmw =0,87 m/s

- Specifični toplinski tok na strani R22 sveden na unutrašnju stijenku cijevi

A - konstanta svojstva tvari , A=1,332 -podatak iz monografije “Radne tvari u tehnici hlađenja”

*2977,1

2332,110788,35013,0

621,195,095,0

5,24.0

22

5.2

2,0

3

6,022

5.2

2,0

6,02222

stR

stRist

sru

srRR

tq

tqttAvd

wqq

1.5.2 Prijelaz topline na strani vazduha

Usvaja se šahovski raspored cijevi

r=0,24 mm

Slika 10 : Raspored cijevi

lr

br

du

lr =50 mm br =43,2 mm st =8 mm du =13 mm


14

- Površina rebara po dužnom metru :

As

ld

r

t

rv

2

4

2

0 0080 05

0 015

4

22

22

..

.=0.5808 [m2/m]

- Površina golog dijela cijevi po dužnom metru :

mmds

sA v

t

rtg /0457,0015.0

8

24.08 2

- Ukupna površina izmjene topline :

mmAAA gr /6265,0 2

- Fizikalna svojstva vazduha za t=2C :

KkgkJc

mNs

mKW

mkg

sm

odabranosmw

p

M

/005.1

/1054.17

/02454,0

/284,1

/103456.1/

/7

26

3

25

- Računanje Nusseltovog broja

Nu1 - Nusseltov broj za jednu cijev f1 - pomoćna veličina w - srednja brzina strujanja ispred snopa

- faktor praznog prostora f() - faktora razmještaja cijevi

w=6 m/s - srednja brzina strujanja ispred snopa (odabrano) Re/Pr - Reynoldsov i Prandtlov broj

899,421PrRe443,21

PrRe037,0

58,52PrRe664,0

718,002454.0

10051054,17Pr

7803103456,1

015,07Re

3/21.0

8,0

3

1

2

1

6

5

turb

lam

p

v

Nu

Nu

c

dw

9182,04

1

16,683,0 221

ba

NuNuNu turblam


15

106,93

366.14,0

1)

7,187,1(1)(

8965,34

1

1

1

NufNu

fbf

af

snop

as

d

bs

d

v

v

1

2

3 33

2 88

,

,

- Prijelaz topline na strani vazduha za neorebreni snop poprečno nastrujanih cijevi u šahovskom

rasporedu

K W/m 152,32 2v

snop

od

Nu

- Prijelaz topline na orebrenom snopu cijevi

Faktor površine : (VDI)

dijagram

v

r

r

r

d

b

b

l88,2157,1 3.67

Koeficijent prijelaza topline na orebrenom snopu cijevi (VDI) Ao - površina vanjske strane cijevi

KmWA

A

mmdA

RRdijagram

v

2

00

20

/05,118775,03,13

/0471,0

Pomoćne veličine X i Y: (VDI)

334,167,32

015,048,48

2

148.48

1024,0203

205,11823

v

Al

R

dYX

mY

Stupanj djelovanja rebra: (VDI) =0.51

Prividni koeficijent prijelaza topline na orebrenoj površini

K W/m 64,42511 2

A

ArRZ

- Toplinski tok na strani vazduha sveden na unutarnju stijenku cijevi

mKW

t

d

dd

d

d

A

A

ttq

Cu

st

u

v

Cu

u

Zv

u

stRZ

/372

**)2(04,991

ln2

10


16

Broj iteracije Pretpostavka za tst u oC Toplinski tok qz u W/m

2K iz (**) Temperatura tst u

oC iz (*)

1 1,2 792,834 -0,866 2 0 1982,08 -0,909 3 -0.15 2130.736 -0.911 4 5

-0.18 -0,17

2160,467 2150,557

-0,912 -0,912

- Temperatura stijenke: tst= -0.912 C

- Stvarni toplinski tok: q = 2160,5 W/m2

- Prijelaz topline na strani R22

332,110788,35013,0

87,05,216095,095,0

2,0

3

6,0

2,0

6,022

A

vd

wq

sru

srR =429,3 [W/m2 K]

- Koeficijent prolaza topline

372

1024,0

3,429

1

0471,0

6265,0

425,64

1111 3

22 Cu

r

RoZ A

A

k

=0,0465 [m 2 K/W]

k=21,93 [ W/m2 K]

1.5.3 Dimenzioniranje isparivača

- Ukupna površina isparivača:

933,493,21

201540

m

ispk

QA

= 186,3 m2

- Ukupna duljina orebrene cijevi

6265,0

3,186

A

AL

isp

uk= 297,37 m

- Duljina jedne od “n” paralelno napajanih cijevi

12

37,2971

n

Ll uk = 24,78 m

- Dimenzije isparivača:

l1 - ukupna duljina jedne cijevi n1 - broj cijevi poprečnih na smjer strujanja zraka u jednom prolazu n - broj paralelno napajanih cijevi po visini

DUŽINA L = l1 / n1 = 24,78 / 12 = 2065 mm

ŠIRINA b= n1 br =1243,2= 518,4 mm

VISINA h= n lr =1250= 600 mm


17

- Provjera brzine strujanja zraka

Površina poprečnog presjeka nastrujavanja zraka: nL=broj lamela poprečnih na smjer strujanja (nL=L/8 = 2065 / 8 = 258 lamela). U izrazu za površinu zanemarit ćemo preklapanje lamela sa cijevima pri čemu ne činimo grešku veću od 1,5 %.

21

1

631,1100024,0258065,2015,0121065,2 mA

hnldnhlA LLV

Potrebna količina zraka kroz jedan od dva isparivača:

Cttt

hmsmtci

QV

ostoz

zzz

Z

912,2)912,0(2

/09,9654/682,2912,21005284,12

20154 330

Brzina strujanja zraka:

631,1

682,2

1

A

Vw z

z =1,644 m/s < wM = 7 m/s (zadovoljava)

- Pad tlaka u isparivaču na strani zraka

Paw

np

nsmwmkg

a

a

a

kr

kr

22,2442

7284,1135,11257,0

257.0

12;/7;/284.1

135.1Re1

4.2

155,181

3.42Re

33.3

22

3

2.02.0

- Odabir ventilator :

Na isparivačku jedinicu ugrađen je jedan 2 aksijalna ventilatora proizvođača Bitzer sa: - promjer ventilatora D=500 mm

- broj okretaja n=2400 o/min

Koristimo isparivače firme frigokor tipa MTE.

Slika 11 : Isparivač


18

1.6 Dimenzioniranje kondenzatora 1.6.1 Izmjenjivački dijagram

Slika 12 : T- A dijagram kondenzatora

1.6.2 Određivanje karakterističnih veličina u kondenzatoru

- Izmjenjena toplina u kondenzatoru

kWhhmQ Rk 72,145,54507,73607722,06322

- Određivanje potrebne količine rashladne vode

s

kg

tutic

QG

W

kW 441,0

)(

- Srednja logaritamska temperaturna razlika u kondenzatoru

toC

toC

5

13ln

513

ln2

1

21

t

t

tttm =8,37 oC

1.6.3 Prijelaz topline na strani vode

- Brzina vode na ulazu u kondenzator

wul = 1.5 m/s (određeno prema količini optočne vode i promjera ulaznog priključka)

- Izbor cijevi

Izabrane su Cu cijevi 25x1.5 mm: dv=25 mm ; du=22 mm


19

- Broj paralelno napajanih cijevi n = 9 cijevi

- Broj prolaza vode i=10

- Količina vode koja protiče kroz svaku cijev

G

Gw

n G = 0,049 kg/s

- Srednja brzina vode u cijevima

242

10799,34

md

A u

s

m

A

Gw 129,0

- Svojstva vode na srednjoj temperaturi t=32 oC (Toplinske tablice)

sm

mNs

mKW

kgKkJc

mkg

/10669,7/

/102,763

/6196,0

/1756,4

/06,995

22

26

3

- Re i Pr značajka

Re, ,

,

w de v

0 2 0 025

7 669 10 7=7479

Pr, ,

,

c 763 2 10 4175 6

0 6196

6

=5.143

- Nusseltov broj

- Koeficijent prijelaza topline na strani vode

Km

W

du

NuH 220 96,1376

- Pretpostavka temperature stijenke t st =34.66 oC

Temperatura stijenke izračunata iterativnim postupkom . - Toplinski tok na strani vode sveden na vanjsku površinu cijevi

2

3

2

2 1021,3

ln2

1 m

W

du

dvdv

du

dv

ttq

CuOH

stOH

1.6.4 Prijelaz topline na strani R22

Nu..0.0398Pr Re0.75

1 ..1.74 Re 0.125 ( )Pr 1=Nu 48.939


20

- Ulazna brzina R22 u kondenzator

w1=1 m/s (odabrano prema protočnoj količini i dimenzijama ulaznog priključka)

- Svojstva R22 na temperaturi 40 C

Svojstva uzeta za temperaturu 40 °C prema monografiji u stanju zasićenja.

kgkJr

mNs

mKW

kgKkJc

mkg

/22,166

/1018,12

/10210,1

/804,0

/225,66

261

21

1

31

- Koeficijent prijelaza topline za vertikalnu cijev (iz monografije)

Km

W

htC

gr

st

v 2

4

1

1

21

31 134,26341

943,0

- Koeficijet prijelaza topline za horizontalnu cijev

- Koeficent prijelaza topline za snop cijevi na strani R22

n= 15 - broj cijevi u snopu h= 3,22 m (pretpostavka duljine cijevi)

Km

Wnhs 2

12

1

37,855

- Toplinski tok na strani R22

2

322 1045,141

m

WtCq stsR

- Koeficijent prolaza topline

s

Km

W

du

dv

du

dvdvk

R

OHCuR

22

2

1

222

67,356ln2

1

1.6.5 Proračun dimenzija kondenzatora

- Ukupna površina kondenzatora

37,867,356

14720

m

kk

k

QA

=4,93 m2

- Ukupna duljina cijevi

025.0

93,4

v

kk

d

AL =62,81 m

h ..v 0.77h

dv

1

4

=h 682.568W

.m2 K


21

- Duljina jedne cijevi u snopu

Lu = Lk / n = 4,19 m - Duljina jedne cijevi u jednom od 4 prolaza

L= Lu / i = 0,42 m - Gabariti kondenzatora

Kondenzator je firme Bitzer Njemačka tipa K373H sa dimenzijama na slici .

Slika 13 : Kondenzator vodom hlađen

1.7 Odabir kompresora

- Snaga kompresora

P = mR22 (h3-h2) = 0,07722 (736,07-704,28) = 2,45 [kW]

- Snaga kondenzatora

Qk+p = mR22 (h3-h6) = 14,72 [kW] - Volumetrički stupanj djelovanja rashladnog kompresora za normalne radne uvjete (30/25/-15)

pk - pritisak kondenzacije pi - pritisak isparivanja pus - pritisak usisavanja u cilindar pis - pritisak istiskivanja iz cilindra ρ-15”=13,0935 kg/m3

qon=h-15”-h25’=698,38-530,23=168,15 kJ/kg pk=11,908 bar pi=2,966 bar pis=1,1 pk=13,099 bar pus=0,93 pi=2,758 bar

- Volumetrički stupanj djelovanja kompresora usljed upijanja


22

m=1,05 - eksponent kompresije n=1,10 - eksponent ekspanzije

o=5% - udio štetnog prostora

787,0966,2

758,2

966,2

099,1305,0

966,2

758,2 05,1

1

1,1

1

05,1

111

0

1

m

i

usn

i

ism

usu

p

p

p

p

pi

p

- Volumetrički stupanj djelovaja kompresora usljed izmjene topline

qis

us

p

p

1 0 01 1 1 0 01

13 099

2 7581 0 963, ,

,

,,

- Volumetrički stupanj djelovanja kompresora uslijed propuštanja

h 0 98,

- Ukupni volumetrički stupanj djelovanja kompresora

hqun = 0,743

- Volumetrički stupanj djelovanja kompresora za zadane radne uvjete (40/36/-2)

ρ-2”=18,604 kg/m3

pk=14 bar pi=4 bar pis=1,1 pk=15,4 bar pus=0,93 pi=3,72 bar

Volumetrički stupanj djelovanja kompresora usljed upijanja: m=1,05 ....eksponent kompresije n=1,10 .....eksponent ekspanzije

o=5% .....udio štetnog prostora

809,04

72,3

4

4,1505,0

4

72,3 05,1

1

1,1

1

05,1

111

0

1

m

i

usn

i

ism

usu

p

p

p

p

pi

p

Volumetrički stupanj djelovaja kompresora usljed izmjene topline:

968,0172,3

4,1501,01101,01

us

isq

p

p

Volumetrički stupanj djelovanja kompresora uslijed propuštanja:

h 0 98,

Ukupni volumetrički stupanj djelovanja kompresora:

n u q h =0,767

- Rashladni učin kompresora sveden na normalne radne uvjete:

kWqmQ nnn

Rn 858,815,168604,18

0935,13

767,0

743,007722,00220

- Odabir kompresora iz kataloga proizvođača:

Odabran je vijčani kompresor tipa ESH725-40S proizvođača Bitzer Njemačka.


23

Slika 14 : Kompresor

rashladni kapacitet Qo=17,74 kW maksimalni pritisak P=19 bar broj okretaja EM n= 2900 o/min masa m= 84 kg

1.8 Odabir rashladnog tornja Voda za hlađenje kondenzatora hladi se u rashladnim tornjevima, a gubitak vode zbog rasprskavanja i odmuljivanja uzima se iz bunara. Promjena temperature rashladne vode zbog dodavanja hladne vode iz bunara nije uzet u obzir.

1.8.1 Prikaz stanja zraka u h-x dijagramu

Slika 14: h-x dijagram

- Potrebna količina rashladne vode

8187,4

72,14

w

ww

c

QG

=0,439 kg/s= 1582 kg/h

Ctt ow 82836'"

- Odabir rashadnog tornja iz kataloga proizvođača


24

Na osnovu izračunatih podataka o količini vode, odabrani su rashadni tornjevi firme MARLEY-AQUATOWER, model oznake 4537 sa protokom Qw1=100 m3/h i parametrima: ulaz vode sa 36 oC, izlaz vode sa 28 oC uz temperaturu granice hlađenja zraka zadanog stanja od 14 oC.

- Broj rashladnih tornjeva

100

1582

1

w

w

Q

Qn =15,82 = 16 komada

1.9 Proračun distribucijskih cijevi isparivača Zbog potrebe dovođenja i odvođenja cjelokupne količine RT i jednomjerne raspodjele RT po cijevima isparivača, potrebno je proračunati promjere distribucijskih cjevi. 1.9.1 Promjer cijevi na ulaznoj strani isparivača

5,0

107,1903861,0 3722

u

Ru

w

vmA =1,521 *10-3 m2 = 1521 mm2

152144

u

u

AD =44 mm

Odabrana cijev Č.0000 NO 50 dimenzija 57x2,9 mm (Kraut) 1.9.2 Promjer cijevi na izlaznoj strani isparivača

1,2

10876,510772,0 3222

i

Ri

w

vmA =1,9 *10-3 m2 = 1906 mm2

190644

i

i

AD =49,27 mm

Odabrana cijev Č.0000 NO 50 dimenzija 57x2,9 mm (Kraut)

1.10 Proračun čvrstoće kondenzatora 1.10.1 Određivanje dimenzija ulaznih i izlaznih priključaka za ulaz vode w=1,5 m/s (odabrano) ρ=998 kg/m3

5,1998

439,0

w

GA w

u =2,9325 *10-4 m2 = 293,3 mm2

3,29344

u

u

AD =19,33 mm

Odabrana cijev Č.0000 NO 32 dimenzija 38x2,6 mm (Kraut). Promjer izlaznog priključka je jednak izračunatom promjeru ulaznog. 1.10.2 Određivanje dimenzija ulaznih i izlaznih priključaka za ulaz RT wu = 1 m/s wi = 0,5 m/s


25

1

1026,190772,0 3322

u

Ru

w

vmA =1,4869 *10-3 m2 = 1486,9 mm2

9,148644

u

u

AD =43,52 mm

Odabrana cijev Č.0000 NO 50 dimenzija 60,3x2,9 mm (Kraut)

5,0

108829,00772,0 3622

i

Ri

w

vmA =1,36* 10-4 m2 = 136,3 mm2

3,13644

i

i

AD =13,18 mm

Odabrana cijev Č.0000 NO 15 dimenzija 21,3x2 mm (Kraut) 1.10.3 Određivanje promjera aparata Prema JUS M.E2.254. odabrani su slijedeći faktori: f1 =1,1 ( faktor rasporeda cijevi-šahovski raspored cijevi ) f2 =70 (faktor broja prolaza) z=36 (broj cijevi) t=30 mm (korak cijevi) u=8 mm (razmak između najbliže cijevi i plašta)

30367030361,1 22

21 tzftzfDT =219,6 mm

D=DT+dv+2u+2s1=219,6+25+2 8+2 6,3=273 mm Odabrana cijev Č.0000 dimenzija 273 x 6,3 mm (Kraut) 1.10.4 Proračun ravne podnice (prema JUS M.E2.259) Za proračun odabrane vrijednosti: p=14 bar t=55 oC D1=D-2 s=273-2 6,3=260,4 mm du=60,3 mm (promjer najvećeg otvora na podnici) σ=370 N/mm2 (čvrstoća odabranog materijala Č.0361) C=0,35 (za S<3 s1) S=1.5 K=240 N/mm2

- Proračunska debljina stijenke

24010

5.1144,26035,0

101

K

SpDCs =8,53 mm

- Stvarna debljina stijenke

Sa d

Du

1

=0,23 očitavamo iz dijagrama za tip B CA=1,07

24010

5.1144,26007,135,0

101

K

SpDCCs A =9,12 mm

Odabrana debljina stijenke s=10 mm. 1.10.5 Proračun debljine cijevne stijenke (prema normi M.E2.259) p=14 bar


26

d2=160 mm (promjer najveće kružnice upisane u cijevni plašt) S=1,5 K=240 N/mm2 (za materijal Č.0361)

24010

5.1141604,0

104,0 2

K

Spds =5,98 mm

Odabrana debljina stijenke s=8 mm

1.11 Proračun čvrstoće spremnika RT 1.11.1 Određivanje dimenzija priključaka Ulazni priključak spremnika RT dimenzija je kao izlazni priključak kondenzatora NO 15 21.3 x 2 mm od Č.0000. Izlazni priključak spremnika RT dimenzija je NO 10 16 x 1.8 mm od Č.0000.

1.11.2 Određivanje debljine stijenke (prema normi M.E2.253) D=323 mm S=1,5 K=240 N/mm2 c1=0,3 mm c2=1 mm ν=0,3

mmcc

pS

K

pDs 9,5

2021

Odabrana standardna cijev NO 300 dimenzija 323,9 x 7.1 mm od Č.0000 (Kraut). 1.11.3 Proračun ravne podnice (prema normi M.E2.259) Za proračun odabrane vrijednosti:

t=37 oC D1=D-2 s=323,9 -2*7.1=309,7 mm du=21,3 mm (promjer najvećeg otvora na podnici) σ=370 N/mm2 (čvrstoća odabranog materijala Č.0361) C=0,35 (za S<3 s1) S=1,5 K=240 N/mm2

- Proračunska debljina stijenke ravne podnice:

24010

5,1147,30935,0

101

K

SpDCs =10,14 mm

Odabrana debljina stijenke s=12 mm.

1.12 Specifikacija opreme Za opremanje hladionice potrebno je:

1. Isparivač kom. 2 2. Kondenzator s opremom kom. 1 3. Spremnik RT s opremom kom. 1 4. Kompresor s opremom kom. 1 5. Razvodna kutija kom. 1 6. TEV kom. 2


27

7. Automatika kom. 1 8. Sigurnosni ventil kom. 2 9. Cijevi

57x2.9 m. 2 25x2 m. 20 21,3x2 m. 6 60,3x2,9 m. 10 48,3x2,6 m. 30

10. Freon R22 11. Ploče od eksp. PU kom.45 dim. 4000x1500x200 mm 12. Police za skladištenje kom. 7 dim. 2000x1300x3000 mm 13. Rasvjetna tijela kom. 12 snaga = 240 W 14. El. kabel dvožilni m. 300 presjek žice = 4 mm2 15. Stropni panel m2 112 16. Palete kom 42 17. Viljuškar-elektropogon kom. 1 18. Ovjesnice kom. 20 19. Ventili

NO10 NP16 kom. 3 NO40 NP6 kom. 3 NO15 NP16 kom. 2

NO32 NP16 kom. 1 NO20 NP6 kom. 2

20. Redukcije NO50-NO32 NP16 kom. 1 NO50-NO40 NP6 kom. 1

21. Vijci M8x30mm kom. 16 M8x20mm kom. 4 M16x400mm kom. 8 M16x50mm kom. 8

22. Matice M16 kom. 16

M8 kom. 20 23. Cijevna izolacija (eksp. PU)

100 m. 10 70 m. 4

24. PNT kom. 1 25. PVT kom. 1 26. PU kom. 1 27. Izolacija u pločama d=50mm

(eksp. PU) m2 1 28. Gumena cijev m. 5 29. Lim

Al-1.5 mm m2 4 Al-2 mm m2 1

30. Brtve Klingerit m2 0.5 Gumena traka m. 10

31. Drvena ploča dim. 1000x600x80mm kom. 2

32. Viljuškar ručni kom. 1

NAPOMENA : U specifikaciju materijala nisu uvršteni materijali za izvođenje pripremnih građevinskih radova na objektu (šljunak, cement) kao ni materijali za završne radove (valovite krovne ploče i noseča konstrukcija).

Documents

Almir Seminarski Rashladni