Как определить холодопроизводительность машины для охлаждения воздуха

Холодопроизводительность, расчет

В случае с холодильником, процесса преобразования нет, а есть отбор тепла (энергии) от охлаждаемой среды.

Холодопроизводительность любой холодильной установки охлаждения жидкости сильно зависит от температуры, до которой необходимо охлаждать жидкость. Чем выше конечная температура жидкости, тем выше холодопроизводительность. Это связано с тем, что хладагент способен отобрать больше тепла у жидкости, при более высокой температуре кипения.

Определить требуемую холодопроизводительность можно в соответствии с исходными данными по формулам (1) или (2).

1. объемный расход охлаждаемой жидкости G (м3/час);

2. требуемая (конечная) температура охлажденной жидкости Тk (°С);

3. температура входящей жидкости Тн(°С).

Формула расчета требуемой холодопроизводительности установки для охлаждения воды:

(1) Q (кВт) = G x (Тн – Тk) x 1,163

Формула расчета требуемой холодопроизводительности установки для охлаждения любой жидкости:

(2) Q (кВт) = G x (Тнж– Тkж) x Cpж x rж / 3600

Cpж – удельная теплоемкость охлаждаемой жидкости, кДж/(кг °С) (таблица),

rж – плотность охлаждаемой жидкости, кг/м3(таблица).

Удельная теплоемкость вещества показывает количество энергии, которую необходимо сообщить/отобрать, для того, чтобы увеличить/уменьшить температуру одного килограмма вещества на один градус Кельвина.

Что касается воды, необходимо отметить, что это жидкость с самым высоким значением удельной теплоемкости. Другими словами, чтобы обеспечить заданное количество температуры, вода должна поглотить или отдать количество тепла значительно больше, чем любое другое тело такой же массы.

В связи с этим становится понятным интерес к воде, когда нужно обеспечить искусственный теплообмен. Количество тепла, необходимое для повышения температуры с Тн до Тk тела массой m можно рассчитать по следующей формуле:

Q = C x (Тн – Тk) x m, кДж

Источник

Методика подбора водоохлаждающих установок — чиллеров

ρж – плотность охлаждаемой жидкости, кг/м3.

Пример 1

Решение

1. Определяем недостающие данные.

7°С, выбираем однонасосную схему. Если дельта температур больше 7 градусов, то используем двухнасосную схему.

3. Температура жидкости на выходе из испарителя Тк=5°С.

4. Выбираем водоохлаждающую установку, которая подходит по требуемой холодопроизводительности при температуре воды на выходе из установки 5°С и температуре окружающего воздуха 30°С.

После просмотра таблиц (каталог чиллеров) определяем, что водоохлаждающая установка ВМТ-20 удовлетворяет этим условиям. Холодопроизводительность 16.3 кВт, потребляемая мощность 7,7 кВт.

Пример 2

2. Выбираем схему водоохлаждающей установки. Однонасосная схема без использования промежуточной емкости.
Перепад температур ΔТж =17>7°С, определяем кратность циркуляции охлаждаемой жидкости n=Срж х ΔTж/Ср х ΔТ=4,2х17/4,2×5=3,4
где ΔТ=5°С — температурный перепад в испарителе.

Тогда расчетный расход охлаждаемой жидкости G= G х n= 1,66 x 3,4=5,64 м3/ч.

3. Температура жидкости на выходе из испарителя Тк=8°С.

4. Выбираем водоохлаждающую установку, которая подходит по требуемой холодопроизводительноСти при температуре воды на выходе из установки 8°С и температуре окружающего воздуха 28°С После просмотра таблиц определяем, что холодопроизводительность установки ВМТ-36 при Токр.ср.=30°С холодопроизводительность 33,3 кВт, мощность 12,2 кВт.

Пример 3. Для экструдеров, термопластавтомата (ТПА).

Экструдер в количестве 2шт. Расход ПВХ на одном составляет 100кг/час. Охлаждение ПВХ с +190°С до +40°С

Q (кВт) = (М (кг/час) х Сp (ккал/кг*°С) х ΔT х 1,163)/1000;

Q (кВт) = (200(кг/час) х 0.55 (ккал/кг*°С) х 150 х 1,163)/1000=19.2 кВт.

Миксер горячего смешения в количестве 1 шт. Расход ПВХ 780кг/час. Охлаждение с +120°С до +40°С:

Q (кВт) = (780(кг/час) х 0.55 (ккал/кг*°С) х 80 х 1,163)/1000=39.9 кВт.

ТПА (термопластавтомат) в количестве 2шт. Расход ПВХ на одном составляет 2,5 кг/час. Охлаждение ПВХ с +190°С до +40°С:

Q (кВт) = (5(кг/час) х 0.55 (ккал/кг*°С) х 150 х 1,163)/1000=0.5 кВт.

Итого получаем суммарную холодопроизводительность 59,6 кВт.

Необходимая холодопроизводительность чиллера для ТПА:

Пример 4. Методики расчета хладопроизводительности.

1. Теплоотдача материала

Мощность охлаждения Q = P x K

P = количество перерабатываемой продукции кг/час

K = ккал/кг ч (теплоемкость материала)

PVC (+30% plasticiser)

2. Учет горячего канала

Мощность охлаждения Q = Pr x 860 x K

Pr = мощность горячего канала в Квт

860 ккал/час = 1 КВт

K = поправочный коэфициент (обычно 0.3):

K = 0.3 для изолированного ГК

K = 0.5 для не изолированного ГК

3. Охлаждение масла для литьевой машины

Мощность охлаждения Q = PM x 860 x K

Pm = мощность двигателя масляного насоса кВт

K = скоростной коэффициент (обычно 0.5):

k = 0.4 для медленного цикла

k = 0.5 для среднего цикла

k = 0.6 для быстрого цикла

КОРРЕКЦИЯ МОЩНОСТИ ЧИЛЛЕРА (ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ТАБЛИЦА)

ТЕМПЕРАТУРА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (°C)

Приблизительный расчет мощности при отсутствии других параметров для тпа.

ТПА с усилием смыкания 300 тонн и с циклом 15 секунд (средний)

Масло: Q_масла = 20,000 x 0.7 = 14,000 ккал/час = 16.3 КВт

Форма: Q_формы = 12,000 x 0.5 = 6,000 ккал/час = 7 КВт

По материалам компании Илма Технолоджи

Источник

Холодопроизводительность, расчет. Проектирование системы кондиционирования воздуха

n1.doc

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Для сравнения между собой отдельных машин пользуются определенными номинальными температурными режимами. В настоящее время согласно действующим ГОСТам применяют несколько таких режимов (табл.2).

Номинальные режимы работы

Холодопроизводительность машины, измеренная при номинальном режиме, называется соответственно номинальной холодопроизводительностью и обозначается через Q 0 ном.

В каталогах и справочной литературе указывается обычно холодопроизводительность машин при номинальном режиме работы. Фактически холодильные машины в большинстве случаев работают в условиях, отличающихся от номинальных, определяемых технологическими требованиями охлаждаемых объектов и условиями эксплуатации установки. Поскольку рабочий режим машины отличается от номинального, то и действительная холодопроизводительность отличается от номинальной.

Холодопроизводительность машины в рабочих условиях называется ее рабочей холодопроизводительностью и обозначается через Q 0 раб.

Рабочие условия машины могут быть разнообразными. Иногда они совпадают с номинальными условиями, но чаще отличаются от них. Во многих случаях требуется знать, как изменится холодопроизводительность машины при переводе ее с одного режима работы на другой. Например, при проектировании холодильных установок ставится обычно вопрос, какой будет холодопроизводительность машины при заданных рабочих условиях, если известна ее номинальная холодопроизводительность?

Пересчет холодопроизводительности компрессоров с одних температурных условий на другие производят на основании соотношений, полученных следующим образом:

, (25)

. (26)

МОЩНОСТЬ, ПОТРЕБЛЯЕМАЯ КОМПРЕССОРОМ

Мощность, потребляемая компрессором, определяется по теоретической мощности N теор (см. с.32).

По значениям N теор и? i согласно уравнению (17) определяют индикаторную мощность компрессора

, (27)

А по N i и? м исходя из уравнения (18) вычисляют эффективную мощность компрессора

. (28)

Необходимую мощность электродвигателя для приведения в действие компрессора при непосредственном приводе определяют по формуле:

, (29)

В зависимости от типа электродвигателя значения этого коэффициента можно принимать равными от 0,8 до 0,9.

Если привод компрессора осуществляется через ременную передачу, то в формуле (29) надо учесть еще к.п.д. ременной передачи? п и тогда

, (30)

П можно принимать равным 0,95.

Рассмотрение рабочих процессов в цилиндре компрессора показало, что от температурного режима зависит не только холодопроизводительность машины, но и потребляемая мощность. Зависимость мощности от температурного режима работы холодильной машины при этом несколько иная, нежели у холодопроизводительности. С понижением температуры кипения холодильного агента потребляемая мощность увеличивается только до определенного предела, а затем немного снижается. С повышением температуры конденсации потребляемая мощность увеличивается. Максимальное значение потребляемой энергии для большинства машин соответствует отношению давлений

. Очевидно, что при подборе электродвигателя к компрессору его мощность следует рассчитывать для режима максимального расхода энергии.

На все современные компрессоры выпускающие их заводы наряду с технической характеристикой дают графики зависимости холодопроизводительности и потребляемой мощности от температуры кипения холодильного агента при различных температурах его конденсации.

Экономичность работы холодильной машины характеризуется холодильным коэффициентом?. Теоретический холодильный коэффициент, как показано в расчете теоретического цикла, выражен соотношением (8).

Действительный холодильный коэффициент определяется как отношение действительной холодопроизводительности машины брутто к эффективной мощности на валу компрессора

Или как отношение действительной холодопроизводительности к электрической мощности на клеммах электродвигателя (для герметичных и бессальниковых компрессоров)

.

Действительный холодильный коэффициент увеличивается с повышением температуры кипения и понижением температуры конденсации.

ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НЕТТО И БРУТТО

В действительной работе холодильной машины часть производимого ею холода теряется в окружающую среду через стенки трубопроводов всасывающей стороны компрессора и испарителей рассольных систем охлаждения, которые находятся в неохлаждаемых помещениях.

Отношением одной холодопроизводительности к другой характеризуют внешние потери холода. Называют это отношение коэффициентом утечки холода в установке и обозначают буквой?.

. (31)

На потери холода вне компрессора влияет планировка холодильной установки, качество ее монтажа и изоляции трубопроводов, а также система охлаждения. Коэффициент? тем больше, чем компактнее расположена и лучше смонтирована холодильная установка, качественнее изолированы соответствующие аппараты и трубопроводы, меньше их протяженность и меньше вносится тепла вспомогательными механизмами.

Практически для установок малой в средней холодопроизводительности при рассольной системе охлаждения?=0,80ч0,90. Для машин такой же холодопроизводительности, но с непосредственным охлаждением?=0,85ч0,95.

Холодопроизводительность, подсчитанная по испарителю холодильной машины, должна соответствовать производительности компрессора. Холодопроизводительность компрессора выражают также произведением действительного объема V д м 3 /с (м 3 /ч) пара, засасываемого компрессором, и объемной холодопроизводительности q υ в Дж/м 3 (ккал/м 3):

Объем, описываемый поршнем, определяется размерами цилиндра и частотой вращения вала:

При всасывании влажного пара сильно снижается производительность ввиду того, что капельки жидкости, оставшиеся после сжатия во вредном пространстве, при обратном расширении занимают значительный объем. Кроме того, при всасывании влажного пара на испарение капель хладагента в полостях машины дополнительно затрачивается работа в цикле без увеличения холодопроизводительности.

В каталогах и справочниках холодопроизводительность компрессоров указана для работы в сравнительных условиях. Стандартные температуры предусмотрены ГОСТ 6492-68.

Холодопроизводительность при рабочих условиях

Q 0 paб = V h × λ раб × q υ раб, (62)

при стандартных условиях

Q 0ст = V h × λ ст × q υ ст, (63)

Разделив (62) на (63), получим:

Значения коэффициентов подачи λ хладагента и индикаторного к. п. д. η i в зависимости от р к / р 0 принимают ориентировочно по рис. 1.

Для определения рабочей холодопроизводительности машины при изменении режима работы исходят из стандартной холодопроизводительности

Вычисления по диаграмме Молье

Диаграмма Молье в графическом виде отражает все переменные величины, участвующие в расчете системы охлаждения.

Температура воздуха на выходе = T cyx. терм- к. п.д. * (T сух. терм. — T влажн. терм)/100

Приведенный ниже пример будет очень полезен для понимания того, какую информацию может предоставить диаграмма Молье.

Предположим, что мы измеряем температуру по сухому и влажному термометрам при помощи психрометра:

Исходя из этих значений, мы можем определить на диаграмме Молье точку А и получить следующие данные:

Теперь предположим, что к.п. д. охлаждения испарительного охладителя составляет 82%.

T D1 = температура по сухому термометру на входе
T W = температура по влажному термометру на выходе
T D2 = температура по сухому термометру на выходе

Вычисление температуры воздуха на выходе

Из соотношения (1) мы можем вычислить температуру воздуха на выходе испарительного охладителя ESAC, как:

В результате получаем 24.7 °C.

Поскольку процесс является изоэнтальпическим, то на диаграмме Молье мы можем определить точку B. Точка B представляет состояние воздуха на выходе охладителя. Соответственно, получаем следующие параметры воздуха на выходе охладителя:

Таблица температуры воздуха на выходе испарительного охладителя ESAC

Температура
наружного
воздуха

Разность между значениями относительной влажности воздуха на выходе и на входе охладителя позволяет вычислить количество воды, израсходованной на охлаждение 1 кг воздуха. Исходя из плотности воздуха ρ = 1,2 кг/м³, производим вычисления:

Таблица расхода воды охладителем ESAC на 1000 м³воздуха

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА

Температура наружного воздуха

Расчет теплопередачи между воздухом и водой

Поскольку процесс протекает при постоянной энтальпии, общее энергосодержание паровоздушной смеси не изменяется: как видно из диаграммы Молье, энтальпия точек A и B одинаковая, но часть энергосодержания воздуха передается воде.
Если бы содержание пара в воздухе на выходе испарителя было таким же, как на входе, состояние воздуха на выходе было бы представлено на диаграмме Молье точкой С. Разность энтальпий точек B и C равно количеству тепла, отнятого у сухого воздуха для испарения воды. В нашем случае разность составляет 65,26-53,62=11,64 кдж/кг воздуха.

Расчет холодопроизводительности испарительного охладителя

При помощи диаграммы Молье мы вычислили количество тепла, поглощенного в расчете на 1 кг охлажденного воздуха. Исходя из производительности испарительного охладителя по воздуху, мы можем оценить величину тепловой энергии, отнятой у воздуха в помещении, то есть холодопроизводительность испарительного охладителя.

11.64 кдж/кг х 1.2 кг/м3 = 13.97 кдж/м³

Теперь мы можем оценить холодопроизводительность FCX 22:

P = 13.97 кдж/м³х 22000 м³/ч /3600

Это значение соответствует состоянию воздуха при заданных значениях температуры, влажности и давления воздуха. При изменении условий наружного воздуха изменяется и холодопро изводительность.

Холодопроизводительность может быть выражена также как:

ρ : удельная плотность воздуха (кг/м³)
V: расход воздуха (м³/ч)
c p: удельная теплоемкость воздуха (ккал/кг/°С)
Tin: температура воздуха на входе (°C)
Tout: температура воздуха на выходе (°C)

Типовой расчет мощности кондиционера

Типовой расчет позволяет найти мощность кондиционера для относительно небольшого помещения: отдельной комнаты в квартире или коттедже, офиса площадью до 50 – 70 кв. м и других помещений, расположенных в капитальных зданиях.
Расчет мощности охлаждения Q (в киловаттах) производится по следующей методике:
Q = Q1 + Q2 + Q3, где

Пример типового расчета мощности кондиционера

Рассчитаем мощность кондиционера для жилой комнаты площадью 26 кв. м c высотой потолков 2,75 м в которой проживает один человек, а также есть компьютер, телевизор и небольшой холодильник с максимальной потребляемой мощностью 165 Вт. Комната расположена на солнечной стороне. Компьютер и телевизор одновременно не работают, так как ими пользуется один человек или учитывать оба параметра.

Источник

Как определить холодопроизводительность машины для охлаждения воздуха

В материале даны понятия, представлен порядок расчёта холодопроизводительности для установок охлаждения жидкостей, приведены табличные данные значений удельных теплоёмкостей и плотностей различных жидкостей.

Материал может быть полезен широкому кругу инженерных работников.

Основной характеристикой чиллера является холодопроизводительность.

Под холодопроизводительностью понимается показатель количества тепла, отводимого чиллером от охлаждаемого тела. Холодопроизводительность рассчитывается при известных значениях расхода жидкости и температуры нагрева воды за один цикл работы оборудования.

Холодопроизводительность (Q) любой холодильной установки охлаждения жидкости (чиллера) существенно зависит от температуры, до которой необходимо охладить жидкость. Чем выше конечная температура жидкости (Т_k), тем выше холодопроизводительность. Это связано с тем, что хладагент способен отобрать больше тепла у жидкости, при более высокой температуре кипения.

Требуемая холодопроизводительность чиллера рассчитывается в соответствии с исходными данными по формулам (1) и (2).

Объёмный расход охлаждаемой жидкости G (м 3 /час).

Требуемая (конечная) температура охлажденной жидкости Т_k (°С).

Температура входящей жидкости Т_н (°С).

Требуемая холодопроизводительность установки для охлаждения воды рассчитывается по формуле:

Требуемая холодопроизводительность установки для охлаждения любой жидкости рассчитывается по формуле:

Пример расчета холодопроизводительности чиллера.

Рассчитать холодопроизводительность установки охлаждения жидкости, предназначенной для охлаждения молока от температуры +18 °С до +4 °С с объёмным расходом молока в количестве 3 м 3 /час.

После подстановки в формулу (2) исходных данных из условия задачи и соответствующих табличных значений (см. табл. 1), получаем:

Вещество

Бензол (10 ° С)

Бензол (40 ° С)

Дёготь каменноугольный

Керосин

Кислота азотная концентрированная

Кислота соляная концентрированная

Кислота соляная 17%

Клей столярный

Масло моторное

Масло оливковое

Масло подсолнечное

Морская вода 18 ° С, 0,5%-ый раствор соли

Морская вода 18 ° С, 3%-ый раствор соли

Морская вода 18 ° С, 6%-ый раствор соли

Спирт метиловый (метанол)

Спирт нашатырный

Спирт этиловый (этанол)

Учредитель и издатель сетевого издания: Маргарян С.М..
Адрес редакции: Россия, г. Москва, Шипиловский проезд, д.47, оф. 67-А.
Тел./факс: +7 (495) 343-43-71. +7-916-186-57-39

Источник