Содержание реферат
|
Скачать 1.09 Mb.
|
                  СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ Тема дипломного проекта: “Камера “тепло-холод””. Цель дипломного проекта - проектирование испытательной термокамеры с объемом камеры 0,195 м³ с диапазоном температур от -60°С до 80°С. В проекте рассмотрена каскадная гидравлическая схема установки, которая включает в себя компрессоры, конденсатор, атмосферный охладитель, регенеративные теплообменники, термоэлектрические нагреватели, испарительконденсатор, дроссели, испаритель и средства автоматизации. В проекте выполнены: расчет цикла холодильной установки, выбор основного стандартного и нестандартного оборудования, представлена оценка энергоэффективности установки, проведен расчет экономической эффективности проекта, рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта. Окупаемость термокамеры составляет 0,3 года. Термокамера применяется: - в научно-исследовательских лабораториях; - на предприятиях и в медицинских учреждениях для испытания свойств материалов, деталей, узлов, изделий и для технологических целей Пояснительная записка содержит: 112 с., 17 табл., 18 рис., 28 библиографических ссылок. ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ
ВВЕДЕНИЕ Термокамеры находят все более широкое применение во многих отраслях промышленности, а развитие некоторых отраслей нельзя представить без использования установок «тепло-холод». Основное применение термокамеры - это испытание объектов, изделий промышленности на воздействие отрицательных и положительных температур воздуха в определенных диапазонах, с заданной скоростью их изменения и определенной точностью поддержания. Для повышения конкурентоспособности отечественной холодильной техники, необходимо уделить особое внимание усовершенствованию существующих комплектаций холодильной машины для эффективного получения низких температур. 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 1.1. Низкотемпературные холодильные установки испытательных камер [1, с. 389] Испытательные камеры предназначены для создания внешних воздействующих факторов: климатических (температура, влажность и давление воздуха, солнечная радиация, атмосферные осадки и др.) и механических (вибрация, удар, ускорение и др.), а также для экспериментального определения характеристик объекта испытаний в результате воздействия на него указанных факторов. В состав этих камер входят и холодильное оборудование. Испытательные камеры, универсальные по назначению, выпускают серийно, и технические требования к ним регламентируются стандартом. В зависимости от вида создаваемых воздействующих факторов выделяют следу-ющие типы камер: - термокамеры (положительные и отрицательные температуры воздуха); - термобарокамеры (положительные и отрицательные температуры, давления воздуха); - термовлагокамеры (положительные и отрицательные температуры, влажность воздуха); - термобаровиброкамеры (положительные и отрицательные температуры, давление воздуха, а также вибрация) и т. д. 1.2. Назначение и конструкция термокамеры [1, с. 391] Термокамера предназначена для испытания объектов на воздействие отрицательных и положительных температур в определенных диапазонах, с заданной скоростью их изменения и определенной точностью поддержания. Термокамеры используют: для типового испытания изделий электронной, электротехнической, машиностроительной, строительной промышленности; холодильной обработки, которая является частью технологического процесса, например для низкотемпературной закалки высоколегированной стали с целью повысить срок службы измерительного и режущего инструмента; искусственного старения печатных плат, оптических линз и дюралюминиевых заклепок, исследования свойств материалов; длительного хранения медикаментов и биологических объектов. Наибольшее распространение получили термокамеры с такими диапазонами технических характеристик: полезный объем (вместимость) 0,015-2,0 м³; температура - 70 ... + 180 ºС; скорость охлаждения от 20 до -70 ºС 90-120 мин; скорость нагревания от 20 до 180 ºС 40-60 мин; точность поддержания температуры 0,2-2,0 К. Однако есть термокамеры с большей вместимостью (до 1000 м³), более низкой (до -150 ºС) и высокой (до 300 ºС) предельными температурами. Термокамеры выполняют в виде прямоугольного блока, в котором скомпонованы собственно камера с теплоизоляцией, холодильное оборудование, пульт сигнализации и управления (рис. 1.1). Термокамера 1 - дверь; 2 - смотровое окно; 3 - запорное устройство; 4 - уплотнение; 5 - полезный объем; 6 - вентилятор; 7 - пульт сигнализации и управления; 8 нагнетательный канал; 9, 11 - решетки; 10 - теплоизолированный корпус; 12 вентилятор; 13 - электродвигатель; 14 - испаритель; 15 - электронагреватель; 16 - холодильный агрегат. Рис. 1.1. Камера имеет теплоизолированный корпус 10, выполненный из коррозионно-стойкой стали, дверь 1 на петлях с резиновым уплотнением 4 по периметру, запорным устройством 3 и смотровым окном 2 с многослойным остеклением. Корпус изолируется эффективным температуростойким теплоизо-ляционным материалом (пенополиуретан, стекловата), толщину которого определяют исходя из рекомендуемой плотности теплового потока 16-20 Вт/м². Теплоизоляция может быть расположена как внутри, так и снаружи несущего нагрузку корпуса камеры. Внутреннее расположение теплоизоляции исключает ее увлажнение при работе и уменьшает ее тепловых мостиков в местах опоры корпуса. Но при этом увеличиваются размеры камеры. В охлаждаемом пространстве камеры находятся: конструкционно выделенное пространство с исследуемым объектом, называемое полезным объемом; охлаждающие батареи; крыльчатка вентилятора; воздуховоды и т.д. Значение полезного объема является одной из основных технических характеристик испытательной камеры. Испаритель исполняют, как правило, из оребренных труб и оснащают вентиляторами, электродвигатели которых располагают вне охлаждаемого пространства. Система воздухораспределения включает каналы, решетки, жалюзи и обеспечивает подачу воздуха в объем с исследуемым объектом, как правило, снизу вверх. Электронагреватели (закрытые трубчатые или открытые спиральные) размещают в воздуховоде. Холодильное оборудование располагают в нижней части блока, на общей опорной раме. Пульт управления обеспечивает: автоматическое регулирование режима работы камеры по заданному закону, автоматическое управление работой оборудо-вания, автоматический контроль текущих значений параметров, автоматичес-кую сигнализацию о достижении заданных значений параметров, автоматичес-кую защиту от возникновения аварийных ситуаций. 1.3. Физические основы получения низких температур [2, с.158] Физическая природа теплоты и холода одна и та же, разница состоит только в скорости движения молекул и атомов. Когда теплота отводится, движение молекул замедляется и тело охлаждается. Если же теплота подводится, то движение молекул ускоряется и тело нагревается, т.е. причиной нагрева и охлаждения является движение молекул, из которых состоит любое физическое тело. Охлаждение нагретого тела до температуры окружающей среды происходит самопроизвольным, естественным путем за счет отдачи те-плоты в окружающую среду (воздух, вода) без применения холодильной техники. Задача последней является охлаждение тела до температуры ниже температуры окружающей среды, что можно осуществить с помощью холодильных машин или источников безмашинного холода (например, льда). Процессы в элементах холодильной машины взаимосвязаны и на них оказывают влияние, как окружающая среда, так и охлаждаемые объекты. Для получения низких температур используют физические процессы, которые сопровождаются поглощением теплоты. К числу таких основных процессов относятся: фазовый переход вещества, сопровождающийся поглощением теплоты извне плавление, кипение (испарение), сублимация; изоэнтропное дросселирование газа с начальной температурой, меньшей температуры точки инверсии (эффект Джоуля-Томсона); вихревой эффект (эффект Ранка-Хилъша); термоэлектрический эффект (эффект Пельтье). В данном дипломном проекте для получения низких температур применяется фазовый переход - процесс кипения [3, с. 9]. Агрегатное состояние вещества (твердое, жидкое, газообразное) зависит от внешних условий - температуры t и давления р. При определенном изменении этих условий форма связи между молекулами в теле меняется и оно переходит в другое агрегатное состояние. Переход однородного тела из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым превращением. Фазовые превращения однородных тел происходят при постоянной температуре, зависящей от условий перехода и физических свойств тела, и сопровождается выделением или поглощением скрытой теплоты, которая расходуется на изменение связи между молекулами. Фазовые превращения не сопровождаются химическими изменениями и являются физическими процессами. 2. ОБОСНОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ АППАРАТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 2.1. Обоснование схемы [4, с. 95], [5, с. 92] Расчет цикла термокамеры заключается в определении параметров рабочего тела в узловых точках и исходных данных для проектирования или подбора оборудования. Температуры кипения и конденсации являются основными внутренними параметрами, определяющими схему и режим работы парокомпрессионной холодильной машины. Температуру конденсации фреона 22 находим, принимая среднюю разность температур в пределах 10°С [6, с. 356]:  , (2.1)где tR22 - температура хладагента на выходе из конденсатора.   ºСТемпература охлаждаемого объекта определяется температурой кипения хладоносителя, подаваемого в технологический аппарат, tox= -60 °С. Принимая среднюю разность температур в фреоновых испарителях 10 °С, находим температуру кипения R22.  ºСПо диаграмме i -lg р (рис. 2.5.) находим давление паров фреона в испарителе и конденсаторе: PR22, кип. = 0,2 МПа (при tR22, кип. = -70 ºС); PR22, кон. = 13,5 МПа (при tR22, кон. = 35 ºС); Степень повышения давления в компрессоре Ркон./Ркип. = 1,35/0,02=67,5. Рекомендуемое соотношение для одноступенчатых машин Ркон./Ркип.≤8[6, с. 356]. Поэтому одноступенчатая машина для достижения -60 °С не подходит. Возможное решение это 2-х каскадная, либо 2-х ступенчатая холодильная машина. Принципиальная схема и теоретический цикл двухступенчатой холодиль- ной машины с промежуточным сосудом показаны на рис. 2.1 Схема и теоретический цикл двухступенчатой холодильной машины со змеековым промежуточным сосудом Рис.2.1. Рабочие вещество в состоянии сухого насыщенного пара (точка 1) поступает в компрессор первой ступени 1, где сжимается (процесс 2-1) и направляется в промежуточный теплообменник II. В теплообменнике рабочее вещество охлаждается (процесс 2-3) за счет окружающей среды. После теплообменника происходит смешение рабочего вещества, идущего из первой ступени и из промежуточного сосуда VI. После смешения состояние рабочего вещества определяется точкой 4. Затем рабочее вещество поступает в ком-прессор второй ступени III, где сжимается (процесс 4-5), потом - в конденсатор IV, где сначала охлаждается до состояния сухого насыщенного пара и конденсируется (процесс 5-6). Большая часть рабочего вещества идет через змеевик промежуточного сосуда, а меньшая - дросселируется во вспомогательном дроссельном вентиле V (процесс 6-7). В промежуточном сосуде влажный пар, который получился после дросселирования, делится на составляющие: сухой насыщенный пар (состояние 8), идущий во вторую ступень, и насыщенную жидкость (состояние 9), скапливающуюся в нижней части промежуточного сосуда. Под воздействием теплоты, которая поступает от рабочего вещества, идущего по змеевику, жидкость кипит при давлении pт. Пар, образовавшийся при кипении, также отсасывается компрессором второй ступени. Рабочее вещество, которое идет по змеевику, охлаждается (процесс 6-10), затем дросселируется в основном дроссельном вентиле VII (процесс 10-11) и поступает в испаритель VIII, где кипит (процесс 11-1). Каскадная холодильная машина состоит из двух одноступенчатых машин, называемых нижней и верхней ветвью каскада (рис. 2.2.). Схема и цикл каскадной холодильной машины Рис.2.2 В нижней ветви каскада используется рабочее вещество высокого давления, которое, получая теплоту в испарителе VII от источника низкой температуры, кипит (процесс 4 -1), пар сжимается в компрессоре I (процесс 1 - 2), охлаждается и конденсируется в испарителе конденсаторе V (процесс 2 - 3), а затем дросселируется в дроссельном вентиле VI (процесс 3 - 4). Теплота конденсации рабочего вещества нижней ветви каскада отбирается рабочим веществом холодильной машины верхней ветви каскада - как правило, это рабочее вещество среднего давления, которое кипит в испарителе-конден-саторе. Пар рабочего вещества верхней ветви каскада сжимается компрессором II (процесс 5 - 6), затем рабочее вещество верхней ветви каскада направляется в конденсатор III |
Похожие:
 |
Задания-вопросы для заочного отделения по дисциплине «Технология конструкционных материалов» Подготовить в виде трех рефератов: реферат 1: из пяти вопросов, реферат 2: из пяти вопросов, реферат 3: из 6 вопросов. Рефераты и... |
|
Реферат по дисциплине "Правоохранительные органы" Реферат по дисциплине "Правоохранительные органы" выполнила студентка 5го курса заочного факультета по специальности "Юриспруденция"... |
|
Реферат Дисципліна: англійська мова |
|
Реферат по пу ЭВМ. Тема: Принтеры |
 |
Реферат, краткий обзор, резюме; мн ч. тезисы |
|
Реферат по информатике на тему «Всё об internet» |
|
Реферат по дисциплине: «Технология. Сельскохозяйственный труд (агротехнические технологии)» |
|
Реферат на тему Передача данных с помощью шины I2С |
|
Реферат Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования |
|
Реферат Приложение а (рекомендуемое) Форма задания на выпускную квалификационную работу |
|
Реферат Отчет 2 Директор Департамента государственного регулирования в экономике Минэкономразвития России |
|
Реферат Обсессивно-компульсивное Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования |
|
Реферат Сравнение стоимости реализации дополнительных опций тестовой асу тп в scada-системах |
|
Реферат Тема: «Безопасность» Московский государственный институт радиотехники электроники и автоматики (технический университет) |
|
Реферат по информатике программа для домашней видеостудии «Ulead Video Studio 8» Зарождение кино |
|
Содержание содержание 2 Приложение №1 Особенности определения справедливой стоимости расчетными методами. 16 |