Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

5.2.2. Пример расчета холодоаккумуляционного устройства для получения плитчатого льда

Исходные данные:
Производительность – = 850 кг льда в сутки;
Средняя температура в зимний период – минус 2.5 .
Задача:
Определить размеры холодоаккумуляционного устройства, электропотребление.
1. Рассчитаем объем, который будет занимать полученный лед:

(5.29)

где – плотность льда, кг/.
2. Спроектируем емкость для льда.
Примем: H = 0,5 м - высота ёмкости [ hл = 0,496 м]; L = 2,0 м - длина ёмкости [ lл = 1,992 м]; B = 1,0 м - ширина ёмкости [ bл = 0,992 м]; δст = 0,004 м - толщина стенок ёмкости. На Рисунке 5.5. изображен эскиз емкости.

Рисунок 5.5. Эскиз емкости
Внутренний объём ёмкости:

,

(5.30)

где hл - внутренняя высота ёмкости, hл = 0.496 мм; bл - внутренняя ширина ёмкости (получаемого куска льда), bл = 0.992 мм; lл - внутренняя длина ёмкости (получаемого куска льда), lл = 1.992 мм.
3. Проведем расчет времени получения заданной массы льда. Изготовление плитчатого льда в ёмкости происходит путём послойного намораживания.

(5.31)

где – время процесса, с; – температура фазового перехода воды в лед, ; – толщина слоя льда, м; – коэффициент теплоотдачи от воды к поверхности льда, = 29.48 Вт/(·К), – температура воды, К; L – теплота фазового перехода воды в лед, L = 334 кДж/кг; – плотность льда, = 917 кг/; – коэффициент теплопроводности льда при температуре фазового перехода , = 2,3Вт/(м·К); – коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности воды (льда), = 23 Вт/(·К), – температура воздуха окружающей среды, К.
Расчёт произведем на ЭВМ с использованием программы для математических вычислений MathCAD 14.
= 20 часов – время получения 850 кг льда.
Коэффициент теплоотдачи от воды ко льду:

Вт/м²·К,

(5.32)

где λв – коэффициент теплопроводности воды, λв = 0,56 Вт/м·К; Nu – число Нуссельта, Nu = 17.4; – характерная длина, = 0.331 м.

,

(5.33)

где – число Рэлея, = = .
4. В холодоаккумуляционной установке требуется создать скорость воздуха до 2 м/с. Для этого необходимо рассчитать расход воздуха и выбрать вентилятор.

(5.34)

где – расход воздуха через градирню, /ч; F – площадь поперечного сечения градирни, F = 1
В данном случае подобран осевой вентилятор марки «Неватом» ВО 500-4Д-01 (производство Россия) со следующими характеристиками: расход воздуха 7500 , воздуховод круглый, частота вращения 1320 об/мин, потребляемая мощность 0.42 кВт, вес 12.5 кг, размеры 567х250 мм, класс защиты IP 44 [81
5. По моменту и передаточному числу подбираем редуктор [64,65].
6. Габаритные размеры устройства определим из конструктивных соображений: ширина – 1000 мм ; длина – 3500 мм ; высота – 1750 мм.