Определение требуемой холодопроизводительности СХУ

Холодильная установка должна обеспечивать все статьи расхода холода, которые определяются назначением и типом судна. Расход холода зависит от теплопритоков через ограждения трюмов (провизионных кладовых), от необходимости охлаждения и замораживания груза и ассимиляции теплоты дыхания груза, охлаждения свежего воздуха, подаваемого в трюм, а также компенсации теплоты от работы вентиляторов, освещения и людей. Значения теплопритоков обычно определяют в кВт.

Величина холодопроизводительности Q, Вт, вышеуказанных СХУ определяется суммой следующих теплопритоков в кондиционируемые помещения:

Q=Q_огр + Q^р_огр + Q^р_ост+ Q_л+ Q_г.п.+ Q_осв+ Q_обор+ Q_в.п.,

 

где Q_огр - теплопритоки через ограждающие поверхности от разности

температур наружного и внутреннего воздуха;

Q^р_огр и Q^р_ост - теплопритоки от солнечной радиации соответст­венно через

ограждающие и остекленные по­верхности;

Q_л - теплопритоки от людей;

Q_г.п - теплопритоки от горячей пищи;

Q_осв - теплопритоки от приборов электрического ос­вещения;

Q_обор - теплопритоки от оборудования, нагретых по­верхностей;

Q_в.п. - теплопритоки, возникающие при попадании в помещение водяного

пара.

Рассмотрим конкретный пример расчета требуемой холодопроизводительности однокамерной холодильной установки, работающей на хладоне R-22. Зададимся исходными данными: размеры охлаждаемого помещения: длина L = 7 м, ширина В = 5, 5 м, высота Н = 2, 0 м; шпа­ция S = 0, 7 м; груз - овощи в ящиках; система охлаждения - воздуш­ная; изоляционный материал - пенопласт ФС-7-2 с коэффициентом теплопроводности λ _из = 0, 045 Вт/(м ∙ К).

Недостающие данные для расчета следует принимать самостоя­тельно на основе рекомендаций и справочных материалов [1; 3]. Дан­ную работу следует выполнять в соответствии с методическими указа­ниями, изложенными в работе [4].

Сначала необходимо определить коэффициент теплопередачи изо­ляционных конструкций к, Вт/(м²· К). Он определяется для каждого изоляционного ограждения методом электротепловых аналогий (ЭТА), заключающимся в том, что при существовании различных физических явлений тепло- и электропроводности решение задач одного из них яв­ляется решением другого. Считается, что теплопроводность через изо­ляционную конструкцию аналогична электропроводности. Коэффициент теплопередачи для периодически повторяющихся участков (шпа­ций) определяется из выражения

где Ф - критерий формы температурного поля, рассчитывается при помощи графиков на основании размеров элементов изоляционной конструкции.

Расчет коэффициента k методом ЭТА имеет ряд существенных допущений [1] и, естественно, не является точным. На основании опытных данных экономически целесообразные значения коэффициен­тов теплопередачи через ограждения рекомендуется принимать в пре­делах k = 0, 41…0, 7 Вт/(м² ∙ К). Меньшее значение принимается для внешних переборок, большее - для внутренних.

Холодильные камеры располагаются, как правило, внутри корпу­са судна, будем считать левый борт облучаемым солнцем, остальные ограждения - граничащими с судовыми помещениями. В соответствии с рекомендациями принимаем температуру в охлаждаемом помещении для овощей t_п = +2 °С. Принимаем для носовой и кормовой переборок k = 0, 45 Вт/(м² ∙ К), для бортовых переборок, палубы и подволока - k = 0, 52Вт/(м² ∙ К).

Удельный погрузочный объем овощей составляет [4] ν _у = 4, 0 м³/т. Объем охлаждаемого помещения равен V_п = LВН = 7 · 5, 5 ∙ 2 = 77 м³. Загрузка составляет

 

 

Теплопритоки через ограждения определяются из выражения

 

где Q_огр - теплопритоки от разности температур, Вт;

k - коэффициент теплопередачи изоляционной конструкции данного ограждения, Вт/(м²· К);

F - площадь ограждения, м²;

t_н - температура за данным ограждением, °С;

t_п - температура воздуха в охлаждаемом помещении, °С.

Результаты расчетов сводятся в табл. 2,

Тепловой поток от солнечной радиации Q_ср, Вт, поступающий через ограждение левого борта, определяется из выражения

 

N

 

где q_н – напряженность солнечной радиации, Вт/м, зависит от района плавания, расположения поверхности и выбирается из таблиц работы [4];

ε _р – коэффициент поглощения солнечной радиации, зависит от цвета окраски борта и выбирается из таблиц работы [4];

α _н – коэффициент теплоотдачи от внешней среды к наружному борту, Вт/(м²·К), определяется из выражения α _н=2, 32+11, 6√ ω (ω – скорость воздуха относительно борта, принимается равной скорости судна, м/с; при скорости судна 12 уз ω = 6, 17 м/с.

 

α _н=2, 32+11, 6 = 31, 13 Вт/(м²·К)

Вт.

Т а б л и ц а 2

Результаты расчета теплопритоков через ограждения

Ограждение и смежное пространство	Плащадь F, м2	Коэффициент К, Вт/м2К	Температура за ограждением tи, оС	Температура помещений tП, оС	Разность температур tи- tП, оС	Теплоприток Qогр, Вт
Носовая переборка - компрессорное отделение	2х5, 5=11	0, 45				148, 5
Кормовая переборка – тамбур	2х5, 5=11	0, 45				89, 1
Правый борт – коридор	2х7=14	0, 52				174, 72
Левый борт – наружный	2х7=14	0, 52				232, 96
Подволок – жилые помещения	5, 5х7=38, 5	0, 52				440, 44
Палуба – грузовой трюм	5, 5х7=38, 5	0, 52				560, 56

 

Суммарный теплоприток через ограждения Σ Q_огр=1646, 28 Вт.

Общий теплоприток с учетом солнечной радиации

Q₁= Σ Q_огр+Q^р_огр.

Q₁= 1646, 28+117, 8=1764 Вт.

Количество теплоты, которое необходимо отвести при термообработке груза, Q₂, Вт, определяется из выражения

,

где с_гр – теплоемкость овощей и фруктов, принимается равной 3, 35-4, 95 кДж/(кг К);

t^и_гр, t^к_гр – начальная и конечная температуры овощей, t^н_гр= t_П+20=22 ^оС;

t^к_гр=2 ^оС;

z – время обработки овощей, принимают равным 90 ч.

Итак,

Теплопритоки от охлаждения тары принимаются Q₃=0, 1х Q₂, Вт.

Q₃=0, 1х4200=420 Вт.

Теплопритоки от вентиляции охлаждаемого помещения, Вт, определяются из выражения

Q₄=0, 01V_П ρ _в п (t_н- t_П),

где V_П – объем охлаждаемого помещения, м³, V_П=77 м³;

ρ _в – плотность воздуха, кг/м³, при t_н=2^оС ρ _в=1, 28 кг/м³;

п – число обменов воздуха в сутки, принимаем п =3;

t_н – температура наружного воздуха, t_н=32 ^оС.

Q₄=0, 01х77х1, 28х3х30=88, 8 Вт.

Необходимо учесть теплопритоки от работающих механизмов, мощность которых N_э примем равной 2 кВт, Q₅= N_э=2000 Вт.

Прочие неучтенные теплопритоки Q₆=0, 2 Q₁.

Q₆=0, 2х1764=352, 8 Вт.

Суммарные теплопритоки в охлаждаемое помещение при режиме хранения груза Q_хран, Вт,

Q_хран= Q₁+Q₄+Q₅+Q₆,

Q_хран=1764+88, 8+2000+352, 8=4206 Вт.

Необходимая холодопроизводительность представляется как сумма всех теплопритоков на режиме термообработки, Вт:

Q_о= Q_хран+ Q₂+ Q₃=4206+4200+420+8826.

 

Практическая работа №4