Курсовая работа по методологии. Ачкасов. Курсовой проект по дисциплине Методология создания прогрессивного технологического оборудования (холодильного)
 Скачать 304 Kb.
|
1 2 Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики Государственная организация высшего профессионального образования «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ ИМЕНИ МИХАИЛА ТУГАН-БАРАНОВСКОГО» Институт пищевых производств Кафедра холодильной и торговой техники имени Осокина В.В. КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Методология создания прогрессивного технологического оборудования (холодильного)» на тему: «Реконструкция холодильного торгового шкафа Интер - 501» Студента 2 курса, группы ОБ-18-МА Направления подготовки 15.04.02 Технологические машины и оборудования Магистерская программа: Оборудования перерабатывающих и пищевых производств Ачкасова К.К. Руководитель: канд.техн.наук, проф. Карнаух В.В. Национальная шкала________________ Количество баллов:_________________ Оценка ECTS:______________________ Председатель комиссии: ___________ Ржесик К.А. Члены комиссии: ________________ Карнаух В.В ________________ Кулешов Д.К. Донецк – 2019 год Отзыв руководителя на курсовой проект студента на тему: «Реконструкция холодильного торгового шкафа «Интер - 501» ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 27.12.2019 г. ____________ Карнаух В.В. (дата) (подпись) (фамилия и инициалы) ОЦЕНОЧНЫЙ ЛИСТ на курсовой проект по дисциплине «Методология создания прогрессивного технологического оборудования (холодильного)» Студента Ачкасова К.К. 2 курса, академической группы ОБ-18-МА, направления подготовки 15.04.02 Технологические машины и оборудование (магистерская программа: Оборудование перерабатывающих и пищевых производств), очной формы обучения. Распределение баллов по разделам курсового проекта
27.12.2019 г. (дата защиты) Председатель комиссии: ________________ Ржесик К.А. Члены комиссии: ________________ Карнаух В.В. ________________ Кулешов Д.К.
 ВВЕДЕНИЕ Предприятием выпускается холодильный шкаф «Интер - 501» для предпродажного хранения напитков и других пищевых продуктов. За время производства и эксплуатации некоторые технические решения, принятые при его проектировании, не в полной мере соответствуют современным тенденциям развития холодильной техники. Актуальными остаются вопросы снижения энергопотребления холодильной техники, снижения ее себестоимости при обеспечении прежних технологических показателей. В результате реконструкции холодильного торгового шкафа шкаф «Интер - 501» планируется перевести работу холодильной машины с R134a на холодильный агент R600а (изобутан). Замена холодильного агента позволит сократить работу, затрачиваемую на сжатие паров и, как следствие, снизить суточный расход электроэнергии. Кроме этого, предлагается изменить систему воздухораспределения в объёме холодильного шкафа. В реконструируемой модели предлагается использовать систему принудительного движения воздуха, что позволит сократить теплопередающую поверхность испарителя и ускорить процесс охлаждения хранящихся продуктов. Для этого вместо прокатно-сварного испарителя установить оребренный проволочно-трубный испаритель с принудительным обдувом. Реконструируемый холодильник следующие внутренние размеры 1985х580х620 мм. Холодильник выполнен в виде напольного шкафа с сервировочной плоскостью. В состав холодильника входят следующие основные составные части: - шкаф; - поддон; - блок испарителя; - дверь; - компрессор с соединительными патрубками; - конденсатор; - фильтр-осушитель; - блок управления. Шкаф холодильника состоит из следующих узлов и деталей: панель левая, панель правая, планка верхняя, планка нижняя, уголок, камера, стенка задняя. Теплоизоляцией шкафа служит вспененный пенополиуретан (ППУ). Панели изготавливаются из листового металла толщиной 0,7 мм. К нижней части каждой панели приварен швеллер, изготовленный из листового металла толщиной 0,7 мм, который являются несущим элементом конструкции шкафа. Детали: планка верхняя, планка нижняя, уголок изготовлены из листового металла толщиной 0,7 мм и являются соединяющими элементами панелей, образуя при этом каркас шкафа. Камера изготавливается из листового ударопрочного полистирола методом вакуумформования. На задней стенке камеры в верхней части отформовано посадочное место для установки испарителя. На боковых стенках отформованы направляющие для установки полок. Стенка задняя изготавливается из ламинированного картона и крепится к задним отбортовкам панелей, планке нижней, уголку с помощью ленты склеивающей. Рамка холодильника изготавливается из ударопрочного полистирола и является поддерживающим элементом для испарителя. Блок испарителя холодильника состоит из испарителя с принудительным вентилятором, отсасывающей трубки, медного патрубка и капиллярной трубки. Дверца шкафа выполнена прозрачной для демонстрации продаваемой продукции. Дверь холодильника состоит из прозрачных панелей наружной и внутренней из ударопрочного стекла, уплотнителя, ручки. Теплоизоляцией двери служит сухой воздух, обладающий отличными теплоизоляционными свойствами. Уплотнитель двери представляет собой четыре отрезка профиля с магнитной вставкой, сваренного по углам. Ручка двери изготовлена из ударопрочного полистирола и крепится к панели наружной перед заливкой ППУ. В холодильнике устанавливается компрессор ХКВ6,23-3-60-І работающий на R600а. Конденсатор холодильника представляет собой змеевик, изготовленный из стальной трубки диаметром 4,75мм с оребрением из металлических прутков. Конденсатор служит для охлаждения хладагента. Фильтр-осушитель предназначен для адсорбции влаги, а также является фильтрующим элементом агрегата холодильника. Фильтр-осушитель состоит из медного корпуса, внутри которого находится цеолит. В блок управления холодильника входят: -корпус, в котором размещены реле терморегулятор, выключатель освещения (ВОК), патрон, лампа; -шнур соединительный; -колодка клемная; -пускозащитное реле; -шнур сетевой. Лампа служит для освещения камеры. Пускозащитное реле необходимо для запуска электродвигателя компрессора, а также для защиты обмоток от токовых перегрузок. Корпус блока управления с комплектующими крепится к боковой стенке камеры. Регулировка датчика-реле температуры осуществляется с помощью ручки. Выключение освещения осуществляется путем нажатия на ВОК панели внутренней при закрывании двери холодильника. 1. Теоретические основы расчета теплопритоков Согласно специальному заданию в данном дипломном проекте был модернизирован холодильный шкаф «Интер – 501» путем замены листотрубного блока испарителей, на разработанный блок испарителей с принудительным обдувом. Эта модернизация была произведена на основе анализа себестоимостей изготовления различных вариантов блоков испарителей. В проектируемом варианте блока испарителей уменьшен расход материалов, заменены используемые в базовой модели детали изготавливаемые из алюминия, на детали изготавливаемые из стали. Таким образом удалось снизить затраты на материалы, а следовательно себестоимость холодильного шкафа. Для подбора компрессора, конденсатора, испарителя необходимо произвести расчет теплопритоков в охлаждаемый объем холодильника через ограждающие поверхности: стенки холодильного шкафа, двери и др. Так как среда, омывающая поверхность холодильника – воздух, который циркулирует свободно без принуждения, то теплообмен происходит по средствам естественной конвекции в неограниченном пространстве. Расчет теплопритоков производится для погодных условий Юга Украины, где расположена Донецкая область. Средняя летняя температура в июле месяце +300С. таким образом холодильники будут эксплуатироваться в умеренном поясе и, согласно ГОСТ 17.008-25, выполняем его в исполнении УХЛ. Холодильники устанавливаются в помещениях у стен на расстояниях 10-15 см. При работе холодильника компрессор нагревается до 85-1100С, а конденсатор до 600С, а иногда и больше. Температуру окружающего воздуха у задней стенки холодильника принимаем равной +400С. Температурное поле в холодильной камере 00С и при расчетах принимаем так же, а в низкотемпературном отделении принимаем -180С. теплоприток в следствии теплопередачи определяется по формуле:  ;где k – действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определенный после принятия толщины изоляционного слоя, ВТ/(м2•град.); F – площадь теплопередающей поверхности, м2; tнар – расчетная наружная температура воздуха, 0С; tвн - расчетная температура воздуха в камере, 0С. Коэффициент теплопередачи ограждений определяется:  ,где αнар и αвн – коэффициенты теплопередачи стенки наружной и внутренней соответственно, Вт/(м2•град.); λi – коэффициент теплопроводности i-того слоя многослойного ограждения; δi – толщина i-того слоя. Для расчета коэффициента теплопередачи в условиях естественной вентиляции, обычно пользуются зависимостью вида  где Nu, Gr, Pr – критерии Нуссельда, Гросгофа, Прандля соответственно. Значение коэффициента В и показателя степени n из вертикальной (Ι) и горизонтальной (ΙΙ) поверхности в зависимости от произведения (Gr Pr) приведены ниже.
Если значение коэффициента В увеличится на 30% по сравнению с приведенным, то формулой можно пользоваться и для расчета λ от горизонтальной плиты обращенной греющей стороной вверх. Если греющая сторона обращена вниз, то значит В следует уменьшить на 30%. В обоих случаях определяющим является меньший размер в плане. Для определения теплопритоков необходимо определиться, каким из основных способов происходит теплообмен через ограждающие теплоизоляционные поверхности холодильника. Так, как омывающие поверхности холодильника средой является воздух, который циркулирует свободно без принуждения (как предусмотрено проектом, принудительная циркуляция воздуха, то есть отсутствие вентиляции), то теплообмен происходит посредством естественной конвекции в неограниченном пространстве. Согласно теоретическим расчетам, подтвержденными опытными данными, полученным академиком М.П. Михеевым исходным уравнением процесса теплообмена при естественной конвекции в неограниченном пространстве является зависимость:  ,где с, т – коэффициенты, которые в свою очередь являются функцией критерия Рема (Ra). Данная зависимость справедлива для трех случаев, когда критерий Прандля (Pr) больше, либо равен 0,7 (Pr≥0,7). Так как омывающая стенки холодильника жидкость – атмосферный воздух, состоящий из кислорода (21%) и азота (77%), являющихся двухатомными газами, то вышеназванное условие выполняется, потому, что критерий Прандля для двухатомных газов при температуре +200С больше 0,7. Расчет теплопритоков производится для погодных условий Юга Украины, где расположена Донецкая область. Средняя летняя температура в июле месяце +300С. таким образом холодильники будут эксплуатироваться в умеренном поясе и, согласно ГОСТ 17.008-25, выполняем его в исполнении УХЛ. Бытовые холодильники устанавливаются в помещениях у стен на расстояниях 10-15 см. При работе холодильника компрессор нагревается до 85-1100С, а конденсатор до 600С, а иногда и больше. Температуру окружающего воздуха у задней стенки холодильника принимаем равной +400С. Температуру окружающего воздуха у задней стенки холодильника принимаем равной 400С (для исполнения УХЛ). Для определения теплопритоков через ограждающие поверхности холодильника задается значение коэффициента теплопроводности (λ), кинематическая вязкость (ν), критерием Прандля для воздуха (Pr) в зависимости от температуры. Табл. 1
Произведение Прандля на критерий Гросгофа также является критериальной зависимостью названной критерием Релея.  Для того, чтобы определить коэффициент теплопередачи (α), опытным путем была получена таблица позволяющая определить коэффициент С и показатель степени n в критериальной зависимости при различных значения критерия Релея.
Проведем схематично графически изменения темперы воздуха и материалов теплоизоляционных ограждений. Значение температуры наружного воздуха принимаются в зависимости от расположения стенки холодильника (у стенки помещения наружная температура воздуха принимается равной +400С). Температура стенки определяется расчетным путем.  Схема графика изменения температуры 1 – эмаль, 2 – сталь, 3 – фольгакартон, 4 – ППУ, 5 – полистирол. tв – температура наружного воздуха; tст1 – температура наружной стенки; tст2 – температура внутренней стенки; tвв – температура воздуха внутри охлаждаемых камер холодильника. Конструкции и материалы теплоизоляционных ограждений Ограждающие теплоизоляционные конструкции холодильника представляют собой многослойную стенку, для изготовления которых нужны такие материалы, как сталь, фольгакартон, пенополиуритан (ППУ), полистиролы. Для защиты от воздействия влаги металл покрывают эмалью, которая плотный непроницаемый слой на его поверхности. Помимо защитной, эмаль выполняет также эстетические функции: красивый, ровный, блестящий белый цвет придает изделию конкурентоспособный внешний вид и привлекательность. Нанесение эмали на поверхность металлического шкафа осуществляется так называемым «сухим» методом или другими словами, методом напыления. Для этих целей используется порошкообразная смесь «PULVERLAK». Ввиду незначительной толщины эмального слоя (около 0,2 мм) можно им пренебречь при расчетах теплопритоков. Следует иметь ввиду, что при значительной толщине металла, масса готового изделия будет довольно велика, а этого следует избегать исходя из эргономических требований к бытовой технике, на практике в изготовлении холодильников используется «мягкая» сталь О в ПС ГОСТ 16.523-80 толщиной от 0,5 до 0,8 мм. При расчете принимаем 0,7 мм. Назначение заливки ППУ – изоляция конструктивных и технологических отверстий, расположенных на стальном корпусе шкафа. Пенополиуретан (ППУ-изоляция) является основным теплоизолирующим материалом в данном холодильнике. Этот материал представляет собой зубчатую светло-коричневую массу. В отличие от применяемой ранее стекловаты ППУ-изоляция не приносит вреда: отсутствует характерное раздражение кожи, слизистых верхних дыхательных путей. При работе с ППУ-изоляцией, в отличие от стекловаты, не воспринимает посторонних запахов и не накапливает влагу, которая может попасть во внутреннюю полость шкафа во время санитарной обработки. На ЗАО «NORD» используется пенополиуретан ППУ 321 ССТБ-55-455-90. Последней ограждающей стенкой холодильника отделяющей внутренний объем от изоляции является полистирол или внутренняя стенка шкафа, выполненная из полистирола. Выбор данного материала не случаен. Полистирол обладает необходимыми техническими свойствами, к тому же имеет гладкую поверхность и красивый матовый белый цвет. С поверхности камеры, выполненной из полистирола, легко удаляют пищевые загрязнения, полистирол не пропускает влагу. Поверхности полученные ваккум-формовкой имеют очень плоский рельеф благодаря высокой пластичности этого материала. Для изготовления камеры холодильного шкафа используется полистирол марки ΙV ПЛ 3.0 ОСТБ 19-510-90 толщиной 4 мм. Однако после формовки толщина рельефной стороны уменьшается. Для дальнейших расчетов толщину полистирола принимаем 3 мм. В данном холодильнике толщина эмалевого слоя, стали, фальгокартона, полистирола постоянные, а изменяющийся величиной является толщина ППУ изоляции. При определении теплопритоков в охлаждаемый объем холодильника, необходимо знать площади всех теплоизоляционных поверхностей. Для чего воспользуемся графической частью данного проекта и для удобства все данные сведем в таблицу 2.
1 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||