(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проект рефрижераторного контейнера 40-футового High Cube
ГОУ ВПО “Санкт-Петербургский муниципальный институт низкотемпературных и пищевых технологий”
Кафедра холодильных установок
Курсовая работа
“Проект рефрижераторного контейнера 40-футового High Cube”
Выполнил:
Студент 144 группы
Опалихин А.Ф.
Проверил:
Круглов А.А.
Санкт-Петербург
2008
Оглавление
Введение
1. Описание конструкции и функционирования
1.1 Описание конструкции
1.2 Описание функционирования
2. Конструктивный расчет
2.1 Определение толщины теплоизоляционного слоя
2.2 Определение вместимости контейнера
3.Термический расчет
3.1 Теплоприток от окружающей среды
3.2 Теплопритк вследствие инфильтрации воздуха
3.3 Теплоприток при открывании дверей
3.4 Суммарный внешний теплоприток
3.5 Теплоприток от аккумулируемого продукта
3.6 Теплоприток от аккумулируемого кузова
3.7 Общий теплоприток
3.8 Теплопотери через огораживания при подогреве
3.9 Теплопотери вследствие инфильтрации воздуха
3.10 Суммарные внешние теплопотери
3.11 Общие теплопотери
4. Подбор холодильно-нагревательного оборудования
Вывод
Перечень литературы
Введение
Контейнером именуется неоднократно оборачивающаяся тара для смешанных перевозок грузов, к примеру, жд, аква и авто транспортом и временного хранения.
В контейнере груз перевозится различными видами транспорта без перегрузки, перегружается сам контейнер. Это обеспечивает высшую сохранность груза, уменьшает его утраты от повреждения. Внедрение контейнеров дозволяет повысить производительность труда на загрузочно-разгрузочных операциях в четыре-пять раз по сопоставлению с обыкновенными перевозками, резко уменьшить простои тс под загрузкой, ускоряет перевозки вследствие уменьшения количества грузовых операций.
Контейнеризация обычно целесообразна при смешанных перевозках на огромные расстояния на неизменных линиях, когда имеется встречный поток грузов. Она носит интернациональный нрав, потому система и главные свойства контейнеров должны отвечать интернациональным эталонам ИСО.
Контейнеры имеют длину 12192 и 6058 мм, с высотой 2591 мм и шириной 2438 мм. Контейнеры (типа High Cube), созданные для перевозки мяса в подвешенном состоянии, имеют несколько увеличенную высоту 2895 мм.
Холодильные контейнеры могут быть: изотермическими, охлаждаемыми с машинным и безмашинным остыванием и отапливаемыми.
В данной курсовой работе разглядим 40-ка футовый контейнер High Cube c машинным остыванием.
1. Описание конструкции и функционирования
1.1 Описание конструкции
теплоизоляционный подогрев холодильный теплоприток
Контейнер состоит из теплоизолируемого корпуса с дверью и машинного отделения (отсека). Корпус контейнера включает несущий железный основа, внешную и внутреннюю обшивку, объединенные вспененным полиуретаном.
Внешняя и внутренняя обшивки состоят из покрытых цинком железных профилированных листов, шириной: 1мм — для внешной обшивки, 0,5 мм для внутренней. К скелету листы крепятся сваркой.
Пол состоит из Т-образного профнастила, образующего каналы для распределения потока воздуха по всему контейнеру.
Контейнер имеет дверной просвет, закрывающийся двухстворчатыми дверьми с углом раскрытия 270 є. Дверной просвет герметизируются двойным уплотнением (внешним и внутренним), выполненный из нескольких слоев резины различного профиля. Двери оснащаются запорными устройствами натяжного деяния.
Для закрепления контейнера на транспортных средствах при перевозке и штабелировании контейнер обустроен восьмью угловыми фитингами.
электрический блок управления дозволяет устанавливать и поддерживать в автоматическом режиме: температуру, влажность воздуха; задавать периодичность цикла оттайки; надзирать работу главных агрегатов и фиксировать их неисправность либо сбои в работе.
1.2 Описание функционирования
Поток воздуха с определенной температурой подается из рефрижераторного агрегата вовнутрь контейнера на уровне пола, потом проходит вдоль Т-образных профилей пола, в конце контейнера поднимается вдоль дверей к потолку и уже вдоль потолка ворачивается в рефрижераторный агрегат. Во время циркуляции воздух, зависимо от установленных характеристик, нагревает либо охлаждает внутренний размер контейнера, обеспечивая, таковым образом, температуру и влажность, нужные для поддержания установленного режима хранения продукта.
Схема рефрижераторного агрегата может работать в 2-ух режимах: остывания, оттайки (нагрева).
Переключение режимов происходит при помощи четырехходового вентиля.
В режиме остывания пар опосля компрессора через маслоотделитель 2 направляется в четырехходовой вентиль 3, который переводит поток в конденсатор 4 в каком жаркий пар, отдавая теплоту, перебегает в жидкое состояние. Жидкость поступает в ресивер 6, откуда через жидкостную линию направляется в терморегулирующий вентиль 10, а потом в воздухоохладитель 11, где бурлит. Парожидкостная смесь, проходя через четырехходовой вентиль и отделитель воды 12, направляется во поглощающую линию компрессора.
В режиме оттайки четырехходовой вентиль направляет жаркий пар в воздухоохладитель, в каком происходит процесс конденсации. Жидкость направляется в ресивер и через жидкостную линию направляется в конденсатор, в каком жидкость, принимая теплоту от окружающей среды, бурлит. Парожидкостная смесь, проходя через четырехходовой вентиль и отделитель воды, направляется во поглощающую линию компрессора.
2. Конструктивный расчет
Начальные данные:
Наружные размеры контейнера:
Длина контейнера-12,192 м;
Ширина контейнера-2,438 м;
Высота контейнера-2,895 м;
температура окружающей среды, Tос= -20;+30 єС;
температура в контейнере, Tк= -20;+12 єС.
2.1 Определение толщины теплоизоляционного слоя
Толщина слоя термический изоляции обычно определяется из условия, что тепловое сопротивление огораживания не меньше нормативного значения Rн либо что влага из окружающего воздуха не будет конденсироваться на поверхности теплоизоляционной конструкции при расчетных значениях температуры и влажности окружающего воздуха (т.е. недопущения конденсации пара на поверхности).
В качестве теплоизоляционного материала избираем пенополиуретан.
Для термоизоляции контейнера толщина теплоизоляционного слоя находится по формуле:
диз=лиз{1/k -[1/бн+У(дi/лi)+1/бв]}, [1]
где
лиз-теплопроводность изоляционного слоя, лиз=0,041 Вт/м*К, [2]
Kн- коэффициент теплопередачи через огораживания,
Кн=0,4 Вт/м2К, Требования АТР
бн, бв-теплоотдача с внешной и внутренней поверхностей огораживания,
бн=20 Вт/(м2ЧК), [1]
бв=10 Вт/(м2ЧК), [1]
У(дi/лi) — сумма тепловых сопротивлений всех слоев огораживания, не считая теплоизоляционного (теплопроводимость стали лст= 27 Вт/мЧК, [3] )
диз=0,041{1/0,4-[1/20+0,0005Ч2/27+1/10]}=0,096м
Принимаем толщину теплоизоляционного слоя диз=0,1м.
Коэффициент теплопередачи с принятыми значениями будет:
K= 1/(1/20+0,0005Ч2/27+0,071/0,041+1/10)=0,397 Вт/(м2ЧК),
что не превосходит данный коэффициент теплопередачи.
2.2 Определение вместимости контейнера
Беря во внимание, слой термоизоляции, слои стали и размеры машинного отделения, находим внутренние размеры контейнера:
Принимаем глубину холодильно-нагревательного агрегата, hа= 420мм
Lк=Lн-hа=12,192-420=11,772м,
Lвн=Lн-2Чдиз-2Чдi- hа=12,192-0,003-0,2-420=11,569м,
Aвн=Ан-2Чдиз-2Чдi=2,438-0,003-0,2=2,235м,
Bвн=Вн-2Чдиз-2Чдi=2,895-0,003-0,2=2,692м,
где,
Lк — длинна контейнера без машинного отделения, м;
Lвн — длина охлаждаемого размера контейнера, м;
Lн — длина контейнера, м;
Aвн — ширина охлаждаемого размера контейнера, м;
Ан — ширина контейнера, м;
Ввн — высота охлаждаемого размера контейнера м;,
Вн — высота контейнера, м;
Площадь пола охлаждаемого размера контейнера Fвн:
Fвн=АвнЧ Bвн=11,569Ч2,235=25, 86 мІ
Площадь 1-го паллета:
Fп=1,2Ч0,8=0,96 мІ.
Расчетное число паллетов:
n= Fвн/ Fп,= 25,86/0,96= 26,93,
Конструктивно помещается n=22 (см. чертеж, лист 1)
Масса 1-го паллета:
m= сЧVпаллета ,
где
с — плотность груза (замороженной говядины), с= 450 кг/м3;
Vпаллета= sпЧlпЧhп,
где,
sп — ширина паллета, sп= 0,8м;
lп — длинна паллета, lп= 1,2м;
hп — высота штабеля, hп= 1,5м
Vпаллета= 1,2Ч0,8Ч1,5= 1,44 м3;
m= 450Ч1,44= 648 кг.
Вместимость контейнера по массе груза:
M= mЧn= 648Ч22= 14256 кг.
3. Термический расчет
3.1 Теплоприток от окружающей среды
Теплоприток от окружающей среды в общем случае включает теплопритоки:
— от солнечного термического излучения:
Qс=0,5ЧFнЧДtсЧфс/24; [4]
— от огораживаний
Qог=k Ч Fср Ч(tн-tк); [1]
где
Fн — площадь поверхности огораживания, м2;
tн-температура воздуха с внешной стороны огораживания, м2;
tк-температура воздуха в контейнере, м2;
Дtс-избыточная разность температур, вызванная солнечным термическим излучением, єС;
фс — время солнечного термического излучения в день,
фс = 8 ч/день; [2]
Fср — средняя площадь поверхности огораживаний по размерам меж осями внутренних стенок,
Fср=v( Fнар Ч Fвн);
Fнар — площадь поверхности внешних стенок,
Fнар=2 ЧАн ЧLк+2ЧBнЧ Lк +2Ч Ан Ч Bн,
Fнар=2 Ч2,438 Ч11,772+2Ч2,895Ч11,772+2Ч2,438 Ч2,895=139,68 мІ;
Fвн — площадь поверхности внутренних стенок,
Fвн=2 ЧАвн ЧLвн+2ЧBвнЧ Lк +2Ч Авн Ч Bвн,
Fвн=2 Ч2,235 Ч11,569+2 Ч2,692Ч11,569+2Ч2,692 Ч2,235=126,03 мІ;
Fср=v(144,16Ч133,77)=132,68 мІ;
Теплоприток от солнечной радиации считаем для крыши и одной боковой стены:
Для крыши:
Fкр=2,438Ч11,772=28,7м2;
?tС=14,9 °C; [2]
Q1С=0,5Ч28,7Ч14,9 Ч8/24=71,27 Вт
Для стены:
Fст=2,895Ч11,772=34,07 м2;
?tС=6,0 °C; [2]
Q2С=0,5Ч34,07Ч6 Ч8/24=34,3 Вт
QС=71,27+34,07=105,34 Вт
Qог=0,397 Ч132,68 Ч(30+20)=2633,7 Вт
3.2 Теплоприток вследствие инфильтрации воздуха
Qин=n ЧVк Ч(hнв-hкв) Чсв/3,6,
где
n -коэффициент, учитывающий кратность подмены воздуха в кузове за 1 час, n=0,8;
hнв, hкв-энтальпии внешнего и внутреннего воздуха, кДж/кг;
св-плотность воздуха, кг/м3 ;
Vк-внутренний размер контейнера, Vкуз=2,235 Ч2,692 Ч11,569=69,6 мі;
св=1,14кг/ мі; [6]
hн= 77 кДж/кг; [5]
hк= -19 кДж/кг; [5]
цкамеры= 90 %; [3]
цснаружи= 37 %; [2]
Qин=0,8Ч69,6Ч(77+19) Ч1,14/3,6=1692 Вт
3.3 Теплоприток при открывании дверей
Qдв=gдвЧ(tн-tк)Чфдв/(60 Ч фср),
Потому что перевозки не внутригородские и разгрузочные работы в протяжении пути не происходят, теплоприток при открывании дверей не учитываем.
Qдв=0
3.4 Суммарный внешний теплоприток
Увеличиваем внешний теплоприток на 10%
Qн=1,1(Qог+Qс+Qи+Qдв);
Qн=1,1(2,63+0,1+1,69+0)=4,86 кВт.
3.5 Тепло, аккумулируемое пищевыми продуктами
Qап=MПРЧ(h1-h2)/(24Ч3600), [2]
где
h1 — энтальпия говядины при t= -20 °C, h1=0 кДж/кг; [2]
h2 — энтальпия говядины при t= -18 °C, h2=3 кДж/кг; [2]
Qап=14256Ч(3-0)/(24Ч3600)=0,49 кВт.
3.6 Тепло, аккумулируемое теплоизоляцией и каркасом контейнера
Qак=УMЧсЧ(t1-t2)/(24Ч3600); [2]
М=VЧс,
где
M — масса материала;
V — размер материала;
с — теплоемкость материала;
t1 — температура кузова в момент погрузки;
t2 — температура охлажденного кузова;
Для полиуретана:
Vп.у=Vнар-Vвн=12,192Ч2,438Ч2,895-11,569Ч2,235Ч2,692=11м2;
где
Vнар — внешний размер контейнера;
Vвн — внутренний размер контейнера;
сп.у=40 кг/м3; [3]
Сп.у=0,026 кДж/(кгЧК). [3]
Для стали:
Vст=11,569Ч2,235Ч0,001Ч2+11,569Ч2,692Ч0,0005Ч2+2,235Ч2,692Ч0,0005Ч2=0,067м2;
где
Vнар — внешний размер контейнера;
Vвн — внутренний размер контейнера;
сст=7740 кг/м3; [3]
Сст= 445 кДж/(кгЧК). [3]
Qак=(0,067Ч7740Ч445+11Ч40Ч0,026)Ч(-10+18)/(24Ч3600)= 21360 Вт
количество теплоты, аккумулируемое теплоизоляцией и каркасом контейнера, имеет наиболее высочайшее
Qак=0
3.7 Общий теплоприток
Qобщ=Nвент+Qн+Qап+Qак;
Потому что теплоприток от вентиляторов воздухоохладителя нам не известен, за ранее принимаем: Nвент=300Вт.
Qобщ=0,3+4,86+0,49+0=5,65 кВт
3.8 Теплопотери через огораживания при подогреве
Qог=k Ч Fср Ч(tк-tн);
Qог=0,397Ч132,68 Ч(12+20)=1804,2 Вт;
3.9 Теплопотери вследствие инфильтрации воздуха
Qин=nЧVкЧ(hн-hк)Чсв/3,6,
где
св=1,14кг/ мі, [6]
hн= -19 кДж/кг, [5]
hк= 33 кДж/кг, [5]
цкамеры=90 %, [3]
цснаружи=37%, [2]
Qин=0,8Ч69,6Ч(-19+33) Ч1,14/3,6=246,85 Вт
3.10 Суммарные внешние теплопотери
Увеличиваем внешние теплопотери на 10%
Qн=1,1(Qог+Qс+Qи+Qдв);
Qн=1,1(1,8+0+0,246+0)=2,25 кВт;
3.11 Общие теплопотери
Qобщ.н =Qн-Nвен=2,25-0,3=1,95 кВт
4. Подбор холодильно-нагревательного оборудования
По общему теплопритоку определяем расчетную холодопроизводительность:
где,
a — коофициент учитывающий утраты во поглощающем трубопроводе, a= 1,05 [2];
b — кооффициент рабочего времени, b=0,92 [2].
Для данного контейнера, по расчетной холодопроизводительности подбираем контейнерный агрегат Thermo King MAGNUM (приложение 1).
Высота — 2235 мм,
Ширина — 2026 мм,
Глубина — 420 мм,
Вес — 420 кг
Комрессор: «Exclusive Copeland® Digital ScrollTM compressor with Digital Valave for capacity modulation»
Рабочий хладогент -R-404A.
Конденсатор: воздушный, оребренный, с осевым вентилятором (380/460 В, 50/60 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)).
Воздухоохладитель: с осевыми вентиляторами (380/460 В, 50/60 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ))
Q0= 6,916 кВт ( при температуре охлаждаемого помещения -20єС);
Nэл= 5,88 кВт, (380/460 В, 50/60 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ))
R-404A.
Управление осуществляется при помощи процессора МР-300, программируемый при помощи клавиатуры, информация выводится на LCD экран.
Вывод
Предстоящее улучшение холодильных контейнеров соединено: с увеличением точности поддержания температуры и влажности воздуха методом улучшения воздухораспределения и увеличения кратности воздухообмена ; с повышением надежности компрессоров (методом внедрения наиболее надежного вида компрессоров), автоматики (методом упрощения схемы), Теплообменных аппаратов (методом внедрения наиболее коррозионностойких материалов); с уменьшением действия на окружающую среду методом понижения уровня шума; с развитием микропроцессорных систем контроля, регулирования и диагностирования, способных работать автономно с записью режима работы.
Перечень литературы
1. Курылев Е.С., Оносовский В.В., Румянцев Ю.Д.. Холодильные установки. — СПб: Политехника, 1999.- 576 с.
2. Бараненко А.В., Калюнов В.С., Румянцев Ю.Д.. Практикум по холодильным установкам. — СПб: Профессия,
2001.- 272 с.
3. Алексеев П.А., Волосов Г.Д.. Холодильная техника 3т. — Ленинград: Госторгиздат, 1962.- 480 с.
4. Малые холодильные установки и холодильный транспорт. Справочник / под ред. А.В. Быкова. — М.: Пищевая индустрия, 1978. — 217 с.
5. I-d диаграмма состояния мокроватого воздуха.
6. Богданов С.Н., Бурцев С.И., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Характеристики веществ. -СПб: СПбГАХПТ, 1999.- 320с.
]]>