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. PROJEKTNI ZADATAK za izradu objekta hladnjače čija funkcija je obrazložena u daljnem tekstu.
1.1 OPĆE INFORMACIJE INFORMACIJE O PROJEKTU Naručilac projekta: projekta: MAŠINSKI FAKULTET 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 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. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Projektni zadatak Tehnički opis mašinskih instalacija hladnjače Tehnički izvještaji i proračuni Tehnički uslovi za izvođenje instalacija Predmjer i predračun radova Grafička dokumentacija Katalozi projektovane projektovane opreme
1.5 PODLOGE: Prilikom projektovanja projektan će dati idejni nacrt objekta hladnjače, kao i rasporeda opreme.
1.6 BROJ PRIMJERAKA PRIMJERAKA PROJEKATA: Projektnu dokumentaciju izraditi i dostaviti u printanom printanom i elektronskom primjerku.
1
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
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.
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
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. 2
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
Slika 1
-
: Prikaz smještanja paleta na regalnu konstrukciju
Podaci o objektu
Kapacitet skladišta………………………..42 paletnih mjesta 2 Tlocrtna površina…………………………. 64,98m 2 Ukupna površina…………………………. 102,6m (sve prostorije na objektu)
VISINA SKLADISTA 5m 2
Volumen hlađenog dijela objekta………... 324,9m 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.
3
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
Slika 2 :
-
Tlocrtni prikaz objekta sa gaba ritima
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 2 grijača 14 W/m , 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.
4
Projektni zadatak
-
Rashladni sistemi
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 . Q1
m dk c k (t ok t R )
1 1 5000 4,06 (30 2) 6,578 kW 24 3600 24 3600
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: 200mm
debljina panela 5
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
W koeficijent toplinske vodljivosti mK W unutarnji 18 2 konvektivni koeficijent prijelaza topline na unutarnjoj strani m K W konvektivni koeficijent prijelaza topline na vanjskoj strani, zbog tankog fasadnog vanjski 3 2 m K 0,025
panela s vanjske strane nema strujanja zraka
k
1 1 unutarnje
W 0,119 2 koeficijent prolaza topline kroz panel m K
1
vanjsko
Provjera da ne dolazi do zaleđivanja parne brane: brane
0C ;
brane
k p
1 u
Slika 3 :
-
0 28,87C 1
i i
Profil temperature zida
Izolacija poda hladionice
Pod se sastoji iz: 1. AB Ploča (dvostruko armirana) 2. Termoizolacija (tvrda PU ploča 2x100mm)
AB
200mm
i
200mm
AB
W 0,64 mK i
3. Nosiva betonska ploča
bp
200mm i 1,9 W
4. Utabani šljunak
us
200mm
W 0,038 mK
mK i
W 0,64 mK
Parna brana, hidroizolacija i gornji završni sloj poda ne uzimaju se u obzir kod proračuna gubitaka.
6
Projektni zadatak
k poda
Rashladni sistemi
1 us us
bp bp
i i
AB AB
1 vanjski
Slika 4:
-
W 0,17 2 koeficijent prolaza toplote za pod m K
Prikaz slojeva hladioničkog poda
Krovna izolacija
Toplinski gubici kroz zidove odvijaju se preko termoizolacijskih panela kao "Roma" PUR, debljine 220mm. Podaci proizvođača:
220mm
debljina panela
W koeficijent toplinske vodljivosti mK
panela 0,025
W 2 m K
unutarnji 18
konvektivni koeficijent prijelaza topline na unutarnjoj strani
W vanjski 3 2 m K
konvektivni koeficijent prijelaza topline na vanjskoj strani, zbog tankog fasadnog panela s vanjske strane nema strujanja zraka
k
1 unutarnje
1 panela
W 0,109 2 m K
1
koeficijent prolaza topline kroz panel
vanjsko
Slika 5: Profil temperature stropa
7
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
1.3.2. Transmisioni gubici kroz zidove -
Toplina koja dopire u prostor preko zidne izolacije (panela) : Q=k
Azid
(Tok – T0)
2
Azid1 = Azid3 =L H = 57 m 2 Azid2 = Azid4 =L H = 28,5 m Q zid1,3 = 2 Q zid2,4 = 2 Ukupno :
-
kzid kzid
Azid Azid
(Tok – T0) = 2 (Tok – T0) = 2
0,119 0,119
57 ( 30-2 ) = 0,379 kW 28,5 ( 30-2 ) = 0,189 kW
Q zid = 0,568 kW
Toplinski gubici kroz strop : 2
Astrop = L B = 11,4 9 =102,6 m Q strop = kstrop Astrop (Tok – T0) = 0,109
-
102,6
( 30-2 ) = 0,313 kW
Toplinski gubici kroz pod : 2
Apod = L B = 102,6 m Q pod = kpod Apod (Tok – T0) = 0,17
2
102,6 m
( 14-2 ) = 0,209 kW
Ukupni transmijski gubici za : Q 2 = Q zid + Q strop + Q pod = 1,09 kW
Q 2 = 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 :
q ( 2 C ) 80
kJ th
2,222 10 5
kW kg
Q3( 2C ) m q 1,55 kW Disanje unešene robe :
t m t i
t ok t i (t R t i ) 8,56 C t ok t i ln t R t i
ti = 22 °C -temperatura suhog voća koja je unešena pri prosječnoj temperaturi okoline 30 °C kJ kW q ( 2C ) 170 4,722 10 5 th kg
Q3(8, 56C ) mdk q 0,236 kW 8
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
Q3 Q3
Q3( 2C ) Q3(8,56C ) 1,786 kW 1,786 kW
1.3.4. Gubici toplote usljed boravka ljudi u hladnjači Q4
n q r kW
n = 2 -broj radnika Radno vrijeme radnika je 8 h ,neka provede 30 min/h slagajući, istovarajući i utovaravajući robu. 4h - vrijeme provedeno na radu u rashladnoj komori q r
0, 254 kw - odavanje toplote jednog radnik, tabela 3.14. strana 82, RU 4 0,169 kW 24
Q4
2 0,254
Q4
0,169 kW
1.3.5. Gubici uslijed rasvjete q r = 8 W/m2 Qrasv Q5
Q5 q r A 8 102,6
8 273,6 W 24
0,273 kW
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
1 1 924 2,6 30 2 0,778 kW 24 3600 24 3600 1 0,495 kW Q san m c san (t ok t R ) 24 3600 Q6 Q pal Q san 1,273 kW Q pal
Q6
m c pal (t ok t R )
1,273 kW
1.3.7. Gubici toplote usljed rada ventilatora P vent Q7
0,5 kW
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.
9
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
Slika 6:
Viljuškari za manipulaciju paletama
6 1,5 kW 24
Q8
1 6
Q8
1,5 kW
1.3.9. Gubici usljed otvaranja vrata
Q9
k
Q9
6,364 kW
u
R A H 1
0 k R
hok h R 6,364 kW
K 0,48 0,004 t ok t R 0,592 - koeficijent ovisao o razlici temperatura u prostoru H=3 m A = 6 m2 R
kg 1,284 3 m
- visina vrata - površina vrata - gustina zraka na 2 °C
10
Projektni zadatak
ok
kg 1,165 3 m
Rashladni sistemi
- gustina zraka na 30 °C
kJ c p t xr c p t 28,5 kg kgw p ' x 0,622 0 , 024 kgz ' p p hok
- entalpija vlažnog zraka izvan prostorije
kJ 3,025 - entalpija vlažnog zraka u hladnjači kg 7.592 103 p kgw 0.622 0.004919 xr 0.622 3 p p kgz 1.013 7.592 10 hok
Ukupni rashladni kapacitet: Qu Qu
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 12,955 kW
1.4 Postavljanje rashladnog procesa sa R22
Slika 7 :
T-s dijagram procesa
R22 (CHF2CI) difluormonohlormetan je halogeni derivate metana. Qu 12,955 Q kg 0,07722 m RT q h2 h7 704,28 536,51 s Maseni protok:
11
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
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:
-
Logaritamska temperatura :
t m
T-A dijagram za isparivač
t 1 t 2 6 4 = 4,933 oC 6 t ln ln 1 4 t 2
12
Projektni zadatak
1.5.1
Rashladni sistemi
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:
0.0386 19,7 10 3 =12 cijevi n d u2 0.013 2 0.5 wul 4 4 m R 22 v7
-
Srednja brzina R22 na ulazu u cijev
m R 22 v sr
0.0386 35,788 103 w sr =0,87 m/s d u2 0.0132 12 n 4 4 -
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” 0, 2
0, 2
1,621 2.5 6 w sr At st t i 2.5 0,95 q R0,226 q R 22 0,95 q R0,22 t 1 , 332 2 st 3 0,013 35,788 10 d u v sr 0.4 2 ,5 * q R 22 1,977 t st 2 1.5.2
Prijelaz topline na strani vazduha
Usvaja se šahovski raspored cijevi
r=0,24 mm
du
lr
br
lr =50 mm br =43,2 mm st =8 mm du =13 mm Slika 10 :
Raspored cijevi
13
Projektni zadatak
-
Rashladni sistemi
Površina rebara po dužnom metru :
2 2 d v2 2 2 0015 . 2 Ar l r 0.05 =0.5808 [m2/m] 4 0008 . 4 st -
Površina golog dijela cijevi po dužnom metru :
A g
-
st r
d v
s t Ukupna površina izmjene topline :
8 0.24 0.015 0,0457 m 2 / m 8
A Ar A g
-
0,6265
m 2 / m
Fizikalna svojstva vazduha za t=2 C :
7 m / s odabrano / 1.3456 10 5 m 2 / s 1,284 kg / m 3 0,02454 W / mK 17.54 10 6 Ns / m 2 c p 1.005 kJ / kg K w M
-
Računanje Nusseltovog broja Nu1 - Nusseltov broj za jednu cijev f 1 - 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 wd v 7 0,015
Re
5
7803
1,3456 10 c p 17,54 10 6 1005 0,718 Pr 0.02454
1 2
1 3
0,664 Re Pr 52,58 0,037 Re 0,8 Pr Nu turb 42,899 1 2,443 Re 0.1 Pr 2 / 3 1 Nu lam
Nu 1
0,3
1
4ab
2 Nu lam
2 Nu turb 68,16
0,9182
14
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
f 1
4 a
3,8965
1 1.366 b f 1 0,4 f Nu1 93,106
f () 1 (1,87 Nu snop a b
-
s1 d v s2
)
3,33 2,88
d v Prijelaz topline na strani vazduha za neorebreni snop poprečno nastrujanih cijevi u šahovskom rasporedu o
-
1,7
Nu snop
d v Prijelaz topline na orebrenom snopu cijevi
152,32 W/m 2 K
Faktor površine : (VDI) l r br
1,157
br d v
dijagram 2,88 3.67
Koeficijent prijelaza topline na orebrenom snopu cijevi (VDI) Ao - površina vanjske strane cijevi A0 d v 0,0471 m2 / m
A A0
dijagram 13,3
R 0
0,775
R 118,05 W / m2 K
Pomoćne veličine X i Y: (VDI) R 2
118,05 2 1 48 . 48 m Al 203 0,24 10 3 d 0,015 X Y v 48,48 3,67 1,334 2 2 Stupanj djelovanja rebra: (VDI) =0.51 Y
Prividni koeficijent prijelaza topline na orebrenoj površini Z
-
A R 1 1 r 64,425 W/m 2 K A
Toplinski tok na strani vazduha sveden na unutarnju stijenku cijevi q Z
t R A0 d u
1
A d v Z Cu
t st
d u
2 Cu
ln
d v
991,04 (2 t st )
* *
d u
372 W / mK 15
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
Pretpostavka za t st u oC 1,2 0 -0.15 -0.18 -0,17
Broj iteracije 1 2 3 4 5
Temperatura stijenke:
-
Stvarni toplinski tok:
-
Prijelaz topline na strani R22
R 22
-
0,95q
w sr d v u sr
Temperatura tst u oC iz (*) -0,866 -0,909 -0.911 -0,912 -0,912
tst= -0.912 C
-
0 ,6
Toplinski tok qz u W/m2K iz (**) 792,834 1982,08 2130.736 2160,467 2150,557
q = 2160,5 W/m2
0, 2
0,87 A 0,95 2160,5 3 0 , 013 35 , 788 10 0,6
0, 2
1,332 =429,3 [W/m2 K]
Koeficijent prolaza topline
1 r 1 0,6265 1 0,24 103 =0,0465 372 k Z Ao R 22 Cu 64,425 0,0471 429,3 1
1
A
[m 2 K/W]
k=21,93 [ W/m2 K] 1.5.3 Dimenzioniranje isparivača
-
Ukupna površina isparivača:
Aisp
-
Q0 k m
Aisp
186 ,3 = 297,37 m 0,6265
A
Duljina jedne od “n” paralelno napajanih cijevi
l 1
-
20154 = 186,3 m2 21,93 4,933
Ukupna duljina orebrene cijevi Luk
-
Luk n
297,37 = 24,78 m 12
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 VISINA
b= n1 br =1243,2= 518,4 mm h= n lr =1250= 600 mm 16
Projektni zadatak
-
Rashladni sistemi
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 %. A1 l h n d V l n L L h
A1 2,065 1 12 0,015 2,065 258 0,00024 1 1,631 m 2 Potrebna količina zraka kroz jedan od dva isparivača: Q0 20154 2,682 m3 / s 9654,09 V Z i z c z t z 2 1,284 1005 2,912
t z t o t st 2 (0,912) 2,912
o
m3 / h
C
Brzina strujanja zraka:
w z
-
V z A1
2,682 =1,644 m/s < wM = 7 m/s (zadovoljava) 1,631
Pad tlaka u isparivaču na strani zraka a 3.33
42.3 18,155 a 1 2.4 1.135 0.2 0.2 a 1 Re kr Re kr
1.284
kg / m 3 ;
w 7m / s;
n 12
w2
72 p 0.57 n 0,57 12 1,135 1,284 244,22 Pa 2 2 -
Odabir ventilator :
Na isparivačku jedinicu ugrađen je jedan 2 aksijalna ventilatora proizvođača Bitzer sa: D=500 mm - promjer ventilatora
-
broj okretaja
n=2400 o/min
Koristimo isparivače firme frigokor tipa MTE.
Slika 11 :
Isparivač
17
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
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
Qk m R 22 h3
-
h6 0,07722 736,07 545,5 14,72 kW
Određivanje potrebne količine rashladne vode
GW
-
kg 0,441 cW (ti tu) s Qk
Srednja logaritamska temperaturna razlika u kondenzatoru
toC toC
t m
t 1 t 2 13 5 =8,37 oC 13 t ln ln 1 5 t 2
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
18
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
-
Broj paralelno napajanih cijevi
-
Broj prolaza vode
-
Količina vode koja protiče kroz svaku cijev
-
G = 0,049 kg/s
Srednja brzina vode u cijevima A
w
-
i=10
Gw n
G
n = 9 cijevi
d u2
4
m 2
3,799 10 4
m 0,129 A s G
Svojstva vode na srednjoj temperaturi t=32 oC (Toplinske tablice) 995,06
kg / m 3
kJ / kgK 0,6196 W / mK c 4,1756
Ns / m 2 / 7,669 10 2 m 2 / s 763,2 10
-
6
Re i Pr značajka
Re
we d v
0,2 0,025 =7479 7 7,669 10
763,2 106 4175, 6 Pr =5.143 0,6196 c
-
Nusseltov broj
Nu -
. . Re0.75 0.0398Pr . 0.125. ( Pr 1) 1 1.74Re
Koeficijent prijelaza topline na strani vode H 20
-
Nu = 48.939
Nu
W 1376,96 2 du m K
Pretpostavka temperature stijenke
t st =34.66 oC
Temperatura stijenke izračunata iterativnim postupkom . - Toplinski tok na strani vode sveden na vanjsku površinu cijevi
q H 2O
t st t
W 3,21 103 2 dv 1 dv dv m ln du H 2O 2 Cu du
1.6.4 Prijelaz topline na strani R22 19
Projektni zadatak
-
Rashladni sistemi
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. 1 66, 225 kg / m 3
0,804 kJ / kgK 1 1,210 10 2 W / mK 1 12,18 10 6 Ns / m 2 r 166,22 kJ / kg c1
-
Koeficijent prijelaza topline za vertikalnu cijev (iz monografije )
v
-
12
Koeficijet prijelaza topline za horizontalnu cijev v . 0.77.
h
-
1 4
r g W 263 , 134 0,943 m 2 K 1 41 C t st h 13
1 4
h dv
h = 682.568
W m2. K
Koeficent prijelaza topline za snop cijevi na strani R22
n= 15 - broj cijevi u snopu h= 3,22 m (pretpostavka duljine cijevi) s
-
1 12
W 855,37 2 m K
Toplinski tok na strani R22 q R 22
-
h n
s 41 C t st 1,45 10 3
W m 2
Koeficijent prolaza topline 1
1 dv dv dv W ln k 356,67 2 m K R 22 2 Cu du du H 2O R 22 s 1.6.5 Proračun dimenzija kondenzatora
-
Ukupna površina kondenzatora
Ak
-
Qk k m
14720 =4,93 m2 356,67 8,37
4,93 =62,81 m 0.025
Ukupna duljina cijevi
Lk
Ak d v
20
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
-
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
Q k+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 21
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
m=1,05 - eksponent kompresije n=1,10 - eksponent ekspanzije o=5% - udio štetnog prostora 1
1 pis n 0 pi
p us pi
1
1 1 1 1 , 05 1 , 1 1 , 2,758 13,099 2,758 05 2,966 0,05 2,966 2,966 0,787
u
p us pi
-
Volumetrički stupanj djelovaja kompresora usljed izmjene topline
m
m
p , 13099 1 0,01 is 1 1 0,01 1 0,963 2,758 pus
q
-
Volumetrički stupanj djelovanja kompresora uslijed propuštanja
-
h 0,98 Ukupni volumetrički stupanj djelovanja kompresora
n
-
u q h = 0,743
Volumetrički stupanj djelovanja kompresora za zadane radne uvjete (40/36/-2) 3
ρ-2”=18,604 kg/m
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
u
p us pi
1 m
1 pis n 0 pi
p us pi
1 m
1 1 1 1,1 1, 05 3,72 1, 05 15 , 4 3 , 72 4 0,05 4 4 0,809
Volumetrički stupanj djelovaja kompresora usljed izmjene topline:
q
p 15,4 1 0,01 is 1 1 0,01 1 0,968 3 , 72 p us
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: Q0 n
-
m R 22
n n
q 0n
0,07722
0,743 13,0935 168,15 8,858 kW 0,767 18,604
Odabir kompresora iz kataloga proizvođača:
Odabran je vijčani kompresor tipa ESH725-40S proizvođača Bitzer Njemačka. 22
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
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 bunar a nije uzet u obzir.
1.8.1 Prikaz stanja zraka u h-x dijagramu
Slika 14:
-
h-x dijagram
Potrebna količina rashladne vode
Gw
Qw c w
14,72 =0,439 kg/s= 1582 kg/h 4,187 8
w t "t ' 36 28 8 o C -
Odabir rashadnog tornja iz kataloga proizvođača 23
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
Na osnovu izračunatih podataka o količini vode, odabrani su rashadni tornjevi firme MARLEY-AQUATOWER, model oznake 4537 sa protokom Q w1=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
n
Qw Qw1
1582 =15,82 = 16 komada 100
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 m R 22 v7 0,03861 19,7 10 3 =1,521 *10-3 m2 = 1521 mm2 Au wu 0,5
4 Au
4 1521
=44 mm Odabrana cijev Č.0000 NO 50 dimenzija 57x2,9 mm (Kraut)
Du
1.9.2 Promjer cijevi na izlaznoj strani isparivača Ai
m R 22 v 2 wi
Di
0,0772 51,876 10 3 =1,9 *10-3 m2 = 1906 mm2 2,1
4 Ai
4 1906
Odabrana cijev Č.0000 NO 50 dimenzija 57x2,9 mm (Kraut)
=49,27 mm
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 Au
Gw
w
0,439 =2,9325 *10-4 m2 = 293,3 mm2 998 1,5
4 Au
4 293,3
=19,33 mm Odabrana cijev Č.0000 NO 32 dimenzija 38x2,6 mm (Kraut). Promjer izlaznog priključka je jednak izračunatom promjeru ulaznog.
Du
1.10.2 Određivanje dimenzija ulaznih i izlaznih priključaka za ulaz RT wu = 1 m/s wi = 0,5 m/s 24
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
Au
0,0772 19,26 10 3 =1,4869 *10-3 m2 = 1486,9 mm2 1
m R 22 v3 wu
Du
4 Au
4 1486,9
Odabrana cijev Č.0000 NO 50 dimenzija 60,3x2,9 mm (Kraut) Ai
m R 22 v6 wi
=43,52 mm
0,0772 0,8829 10 3 =1,36* 10-4 m2 = 136,3 mm2 0,5
Di
4 Ai
4 136,3
Odabrana cijev Č.0000 NO 15 dimenzija 21,3x2 mm (Kraut)
=13,18 mm
1.10.3 Određivanje promjera aparata Prema JUS M.E2.254. odabrani su slijedeći faktori: f 1 =1,1 ( faktor rasporeda cijevi-šahovski raspored cijevi ) f 2 =70 (faktor broja prolaza) z=36 (broj cijevi) t=30 mm (korak cijevi) u=8 mm (razmak između najbliže cijevi i plašta) DT
f 1 z t 2 f 2 z t 1,1 36 30 2 70 36 30 =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
s C D1
Sa
d u D1
p S
10 K
0,35 260,4
14 1.5 =8,53 mm 10 240
Stvarna debljina stijenke =0,23 očitavamo iz dijagrama za tip B CA=1,07
s C C A D1
p S
10 K
0,35 1,07 260,4
14 1.5 =9,12 mm 10 240
Odabrana debljina stijenke s=10 mm. 1.10.5 Proračun debljine cijevne stijenke (prema normi M.E2.259) p=14 bar 25
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
d2=160 mm (promjer najveće kružnice upisane u cijevni plašt) S=1,5 K=240 N/mm2 (za materijal Č.0361)
s 0,4 d 2
p S
10 K
0,4 160
14 1.5 =5,98 mm 10 240
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 D p c1 c 2 5,9 mm K 20 p S Odabrana standardna cijev NO 300 dimenzija 323,9 x 7.1 mm od Č.0000 (Kraut). s
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:
s C D1
p S
10 K
0,35 309,7
14 1,5 =10,14 mm 10 240
Odabrana debljina stijenke s=12 mm.
1.12 Specifikacija opreme Za opremanje hladionice potrebno je: 1. Isparivač 2. Kondenzator s opremom 3. Spremnik RT s opremom 4. Kompresor s opremom 5. Razvodna kutija 6. TEV
kom. 2 kom. 1 kom. 1 kom. 1 kom. 1 kom. 2 26
Projektni zadatak
Rashladni sistemi
7. Automatika kom. 1 8. Sigurnosni ventil kom. 2 9. Cijevi m. 2 57x2.9 m. 20 25x2 m. 6 21,3x2 m. 10 60,3x2,9 m. 30 48,3x2,6 10. Freon R22 11. Ploče od eksp. PU kom.45 12. Police za skladištenje kom. 7 13. Rasvjetna tijela kom. 12 14. El. kabel dvožilni m. 300 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) m. 10 100 m. 4 70 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
dim. 4000x1500x200 mm dim. 2000x1300x3000 mm snaga = 240 W presjek žice = 4 mm2
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).
27
