	Aeronautica	Comunicatii	Constructii	Electronica	Navigatie	Pompieri
	Tehnica mecanica

Instalatii

Index » inginerie » » constructii » Instalatii
» Instalatii frigorifice

Instalatii frigorifice

Tema

1. Tipul instalatiei: instalatie frigorifica cu compresie de vapori.

2. Agent frigorific:

a) amoniac;

b) R22;

c) R134a.

3. Putere frigorifica

F=325 kW

4. Agentul racit:

Mg Cl2+apa

5. Temperatura agentului racit:

q_s1= -6°C

q_s2= -11 °C

6. Agentul de racire:

- apa recirculata

7. Temperatura apei de racire:

q_w1=27 °C

q_w2=32 °C

8. Energia de actionare:

-electrica cu parametrii sistemului national.

9. Continutul proiectului:

Parte scrisa

a) Calculul termic al ciclului termodinamic teoretic;

b) Alegerea agentului frigorific;

c) Determinarea coeficientilor de lucru ai compresorului si alegerea acestuia;

d) Dimensionarea condensatorului;

e) Dimensionarea vaporizatorului;

f) Dimensionarea aparaturii auxiliare;

Parte desenata

g) Schema tehnologica si de automatizare;

h) Schema de montaj;

i) Planuri de montaj.

CALCULUL TERMIC AL CICLULUI TERMODINAMIC TEORETIC

1. Instalatia frigorifica tehnica cu comprimare mecanica de vapori de freon R22

Schema teoretica a instalatiei:

K - compresor ; SU - separator de ulei ; C - condensator ; SR - subracitor de lichid ; V - vaporizator

R - rezervor de amoniac lichid ; VR - ventil de laminare ; SL - separator de lichid ;

1.2. Ciclul termodinamic teoretic:

1-2 -proces de comprimare adiabatica (s = ct.); 2-2' -proces de racire a vaporilor (p =ct.); 2 -3 -proces de condensare (p, q =ct.); 3-3 -proces de subracire a lichidului (p = ct.); 3'-4 -proces de laminare (i=ct.)

4-1 -proces de vaporizare (p, q =ct.).

1.3. Determinarea temperaturii de condensare (J_c

Dq_c=24⁰C ; q_w2=32⁰C ; q_c q_w2+4=36 °C

1.4. Determinarea temperaturii de subracire (q_SR

q_w1=27⁰C ; Dq_SR=36⁰C ; q_SR q=q_w1+5=32 °C

1.5. Determinarea temperaturii de vaporizare (q

q_s2 q q_s2=-11⁰C; Dq=24⁰C=3⁰C; q q_s2-3= -14 °C

Pentru:

- punctul 2 se citeste din nomograma amoniacului h=1920 kJ/kg, v=0.13m³/kg, q=110 °C;

- punctul 3' se citeste din nomograma amoniacului h=540 kJ/kg;

- punctul 4 se citeste din nomograma amoniacului v=1.53 m³/kg, c

Rezulta urmatorul tabel cu valorile principalilor parametrii ai amoniacului:

AMONIAC
Pct
Q
P
h
x
v
S

Se calculeaza:

2. Instalatia frigorifica tehnica cu comprimare mecanica de vapori de freon (R22)

2.1. Schema tehnica:

2.2. Ciclul termodinamic teoretic:

2.3. Determinarea temperaturilor de condensare si de vaporizare:

q_c q_w2+4=36 °C;

q q_s2 T q q_s2 °C;

2.4. Determinarea temperaturii vaporilor de freon la iesirea din vaporizator (q

q+5..7 °C= 14+6=-8 °C;

2.5. Determinarea temperaturii de supraincalzire a vaporilor de freon (q

+10..15 °C=-8+13=5 °C;

Pentru:

punctul 1' se citeste din nomograma h=403 kJ/kg, v=0,076 m³/kg;

punctul 1'' se citeste din nomograma h=411 kJ/kg, v=0,081 m³/kg;

punctul 2 se citeste din nomograma h=442 kJ/kg, q=67°C, v=0,02m³/kg;

Din nomograma rezulta ca q'=32 °C.

- parametrii punctului 4 sunt: v=0.00075 m³/kg, c

Rezulta urmatorul tabel cu valorile principalilor parametrii ai freonului R22:

FREON R22
Pct						2f
q
P
h
x
v
S

Se calculeaza:

3. Instalatia frigorifica cu comprimare mecanica de vapori de freon (R134a)

3.1. Determinarea temperaturilor de condensare si de vaporizare:

q_c q_w2+4=36 °C;

qq_s2 T q q_s2-3= -14 °C;

3.2. Determinarea temperaturii vaporilor de freon la iesire din vaporizator (q

q+5..7 °C=-14+6=-8 °C;

3.3. Determinarea temperaturii de supraincalzire a vaporilor de freon (q

+10..15 °C=-8+13=5 °C;

Pentru:

punctul 1' se citeste din nomograma h=400 kJ/kg, v=0,122 m³/kg;

punctul 1'' se citeste din nomograma h=405 kJ/kg, v=0,13 m³/kg;

punctul 2 se citeste din nomograma h=435 kJ/kg, q=36°C, v=0,022m³/kg;

Din nomograma rezulta ca q=36 °C.

parametrii punctului 4 sunt: v=0,037 m³/kg, c

FREON R134
Pct						2f
q
P
h
x
v
S

Rezulta urmatorul tabel cu valorile principalilor parametrii ai freonului R134a:

Se calculeaza:

Tabel cu parametrii agentilor folositi la instalatia frigorifica

Tabel Centralizator
	Pc	P0	v2	lk
NH3
R22
R134a

Se vor face calculele pentru R22.

ALEGEREA COMPRESORULUI

Coeficientul spatiului vatamator, dependent de agent

unde: c₀ =0,05

m =1.1 Tl_V

Coeficientul de laminare

unde: Dp₀ =0,05 bar T l_L

Coeficientul de incalzire (incalzirea vaporilor in aspiratie)

Pentru R22

unde : DT = 7K ; T_A =259.15K;

Coeficient de neetanseitate

l_E=0,95..0,98 aleg l_E

Randamentul volumic al compresorului

l==0.854x0.98x0.974x0.95=0.774

Debitul volumetric real

unde: Q_VT=Q_m*v*3600 =1.99*0.081*3600 =579,6m³/h,

Q_VR= m³/h,

Q_VT= Ch ; (m³/h)

unde: d -alezajul compresorului (m); l -cursa pistonului (m); N -numarul de cilindrii;

n -rotatia arborelui (turatii/min);

Randamentul indicat :

h_i l_T+ b *q

unde : b =0,0025 ;

Puterea indicata :

unde : h_i -randamentul indicat; P_th -puterea teoretica

Puterea de frecare :

P_fr= p_F*Q_VR= 0,3*10⁵*748,83/3600 =6,24 kW,

unde : p_F -presiunea de frecare,

Puterea efectiva :

P_e =P_i + P_fr =65,69 + 6,24 =71,93 kW,

Randamentul mecanic :

Randamentul transmisiei :

h_tr

Puterea totala consumata :

Alegerea compresoarelor

ALEGEREA COMPRESOARELOR PE BAZA DEBITULUI REAL
Nr	Tip compresor	Ch m3/h	Na=Qvr/Ch	Cth=Ch*Na	Nr	Nt=Na+Nr	Verificare Ch>748,83
	Z 10 51						DA
	V 15 59						DA
	V 15 72						DA
	V 20 84						DA
	Z 25 106						DA
	Z 30 126						DA
	W 40 142						DA
	Z 40 154						DA
	W 40 168						DA
	W 50 187						DA
	W 60 206						DA

Se prevad pentru cele 5 compresoare Z 40 154 alese inca 2 de rezerva, deci numarul total de compresoare (N_T) va fi:

N_T=N_kA+N_kR=5+2=7

ALEGEREA COMPRESOARELOR PE BAZA Φor
Nr	Tip compresor	Φok (kw)	Na= Φo/ Φok	Φor= Φok*Na(kw)	Nr	Nt=Na+Nr	Verificare Φor>325 (kw)
	V 20 84						DA
	Z 25 106						DA
	Z 30 126						DA
	W 40 142						DA
	Z 40 154						DA
	W 40 168						DA
	W 50 187						DA
	W 60 206						DA

Aleg Na=4 compresore W 40 168 cu o putere frigorifica Φor=325 (kw) si se vor monta in total Nt= 6 compresoare

DIMENSIONAREA CONDENSATORULUI

Datele de calcul

agentul frigorific : R 22;

temperatura de condensare, q_C = 36 ⁰C;

temperatura apei de racire, q_w1= 27 ⁰C, q_w2= 32 ⁰C .

Aleg tevi din cupru cu dimensiunile 25 x 2,5 mm, cu l_cu =373 W/mK. Consider o pelicula de ulei cu d_u = 0,04*10^-3 m si l_u = 0,15 W/mK si o depunere de piatra, cu d_p = 0,5*10^-3 m si l_p = 2 W/mK.

Din tabelul 5-3 din indrumator, rezulta parametri termofizici ai freonului R22, pentru q_C = 36 ⁰C .

Determinarea functiei q₁

Constantele C si m au valorile: C = 0,724; m = 0,25. Lungimea caracteristica l = d_e.

A=2825

q₁ = A * (q_c- c)^0,75 = 2825 * (q_c q_x)^0,75 W/m²

unde: A - este o constanta in raport cu q_x

Determinarea functiei q₂

q₂ = B*(q_x q_wm q_x q_wm) W/m²

Dupa trasarea graficului q₁(q_x) si q₂(q_x) am determinat q_x = 33,5 ⁰C si q = 5613 W/m².

Dimensionare constructiva

Suprafata condensatorului, S_C, este realizata de n tevi pe trecere, cu un diametru mediu

, o lungime L si de N treceri ale apei prin condensator.

Debitul masic de apa

Debitul volumic de apa :

Numarul de tevi la o trecere a apei:

tevi T n = 41 tevi

Lungimea fascicolului de tevi pentru N = 224 treceri:

unde: N = 6 treceri

Pentru un numar total de tevi din manta :

z = n * N = 41 * 6 = 246 tevi

Din tabelul 5-5 din Indrumator, rezulta pentru z = 253, m = 16,35

Pentru tevi cu dimensiunile 25 x 2,5 mm, din tabelul 5-6 rezulta t = 0,0325 mm, d = 0,0085 mm

Diametrul interior al mantalei va fi

Di = D + de + 2 * d = m * t + de + 2 * d = 16,35*0,0325+0,025+2*0,085 = 0,573 m

Diametrul exterior al mantalei:

De = Di + 2 * d_m = 0,573+2*0,0085 = 0,59 m

Racordul de freoni vapori:

Racordul de freon lichid:

Racordul de apa de racire:

Astfel cu dimensiunile standardizate (tabelul 8-2) rezulta valorile definitive:

D_R22,v = 70 x 3

D_R22,l = 80 x 5

d_w = 80 x 5

DIMENSIONAREA VAPORIZATORULUI

Calculul preliminar

Consider k_p = 500 W/m² K.

Aleg tevi de 20x1

Diferenta de temperatura medie logaritmica este:

Din tabelul 6-3 rezulta parametrii termofizici, in functie de temperatura medie:

q_cong q Dq_cong = -14-5 = -19 ⁰C, unde: q_cong = 24 ⁰C.

Rezulta:

l_S = 0,5099 W/mK

n_S = 4,86 * 10^-6 m²/s

Pr_S = 36

c_pS = 3,229kg*K

r_w = 1140kg/m³

Rezistenta conductiva

Coeficientul de convectie la vaporizarea freonului R22

Coeficientul global de transfer termic

Verificare cu k ales:

Suprafata de vaporizare necesara

Numarul de tevi la o trecere a lichidului racit prin vaporizator

Deci n=55 tevi pe o trecere

Lungimea fasciculului de tevi

Diametrul mantalei vaporizatorului

Racordurile

Pentru freon lichid

Pentru freoni vapori

Pentru lichidul racit

DIMENSIONAREA REZERVORULUI DE LICHID

Volumul rezervorului se determina cu relatia:

Aleg 2 rezervoare de lichid model CIAT vertical avand 140l

DIMENSIONAREA SUBRACITORULUI DE LICHID

Date de calcul :

-agent frigorific :R22

-puterea termica a subracitorului : Φ_SCR,R=8,148 Kw

-debitul volumic de freon lichid: Q_VL=1,772x10^-3 m³/s

-debitul volumic de freon vapori: Q_VL=0.155 m³/s

-temperatura freonului lichid: gradC

-temperatura freonului : gradC

Calculul termic

Consider subracitorul tip SCF 4x6 cu diametrul mantalei 194x7avand fascicul de 7 tevi cu 38x3, circulatia freonului lichid se face prin tevi A1 iar cea a freonului vapori prin spatiul intertubular A2

Sectiunea interna a celor 7 tevi este