Расчетно-графическая работа - Расчет холодильной камеры - файл n1.doc

приобрести
Расчетно-графическая работа - Расчет холодильной камеры
скачать (501 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc501kb.08.07.2012 15:39скачать

n1.doc



Министерство образования и науки РФ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ




Кафедра ТТФ

Расчётно-графическая работа по дисциплине «Холодильная техника и технология» на тему:

Преподаватель:

Будасова С. А.

Вариант 39

Новосибирск, 2006

Содержание
Введение………………………………………………………………………….3

1 Количество холодильных камер, их ёмкость, площадь и размеры………...4

2 Планировка холодильника…………………………………………………….5

3 Вентиляция холодильника…………………………………………………….6

4 Определение расчётных параметров…………………………………………7

5 Выбор изоляционного материала и строительно-изоляционных конструкций………………………………………………………………………….....8

6 Расчёт изоляции………………………………………………………………..9

7 Калорический расчёт…………………………………………………………15

8 Выбор и расчёт холодильной машины (агрегата)………………………….19

9 Техническая характеристика холодильной машины………………………21

10 Распределение испарителей по камерам…………………………………..22

11 Поверочный тепловой расчёт холодильной установки…………………..23

Список используемой литературы…………………………………………….26

Введение
Известно, что одни пищевые продукты, например мука, крупы, сахар, в обычных условиях хранения длительное время не портятся, а качество других продуктов относительно быстро ухудшается - меняется их вкус, запах, консистенция, цвет. Такие продукты называют скоропортящимися. К ним относятся мясо, рыба, птица, молоко, жиры, яйца, плоды, овощи, ягоды и др.

Для их сохранения требуются специальные условия. Создание таких условий посредством искусственного холода составляет сущность холодильной технологии.

Характерной особенностью производства продуктов питания является то, что выработанная продукция необходима каждому из нас ежедневно. Перебои в снабжении населения продуктами питания отрицательно сказываются на всех сторонах жизни обще­ства. Четкая работа пищевой промышленности немыслима без со­здания достаточных запасов сырья и готовой продукции, т.е. без холодильного консервирования.

Холодильная техника — это отрасль науки, исследующая и раз­рабатывающая различные способы получения искусственного холода, а также технические средства получения и применения холода.

Холодильная технология продуктов питания — отрасль науки, которая изучает рациональные и научно обоснованные способы использования холода в пищевой промышленности, решает зада­чи сохранения сырья и продуктов питания с помощью холода и применения его в их производстве.

С развитием холодильной техники исследовались и совершенствовались режимы и методы использования холода для обработки и сохранения пищевых продуктов. Возникла отдельная отрасль пищевой технологии - холодильная технология пищевых продуктов. Задачи холодильной технологии можно свести к трем основным положениям.

- изучение влияния холодильной обработки и хранения на пи­щевые продукты и определение оптимальных условий проведе­ния технологических процессов (охлаждение, замораживание, хра­нение и др.) с учетом особенностей продуктов и свойственных им изменений;

- разработка научно обоснованных методов снижения потерь массы продуктов при холодильной обработке и хранении;

- совершенствование и создание новых технологий холодильной обработки и хранения совместно с другими методами консерви­рования, позволяющими минимизировать изменения свойств и потери массы продуктов.

При выполнении данной работы мы получим практический навык группировки пищевых продуктов по охлаждаемым камерам, выбора оптимальных условий хранения. Так же научимся рассчитывать ёмкость, площадь холодильных камер, толщину изоляций, калорический расчёт; научимся выбирать холодильный агрегат, который будет соответствовать рассчитанным параметрам.
1 Количество холодильных камер, их ёмкость, площадь и размеры
Количество холодильных камер определяется исходя из ассортимента продуктов, их количества. При этом отдельные виды продуктов, с учётом их свойств, товарного соседства, режимов хранения, санитарных норм группируют для совместного хранения в общей камере.

Для хранения в охлаждаемой камере выделен следующий ассортимент продуктов: яблоки, груши, бананы, перец болгарский, томаты, лимоны (хранение предусматривается в дощатых ящиках), лук зелёный (хранение предусматривается в полиэтиленовых пакетах), клюква (хранение предусматривается в пластмассовой таре).

Хранение данного ассортимента будет производится в камере фруктов, зелени и овощей. Обоснование совместного хранения продуктов приводится в табл. 4.1.

Камера предназначена для хранения нескольких видов продуктов, значит её ёмкость может быть представлена в виде суммы максимальных количеств продуктов, а площадь – в виде суммы площадей, необходимых для размещения соответствующих максимальных количеств продуктов.

Ёмкость и площадь камеры рассчитываются по формулам:

Е = = · ? i , кг (1.1);

F = ?= ?, м (1.2),

где Е – ёмкость камеры, кг;

- максимальное количество какого-либо продукта в камере, кг;

- суточная реализация продукта, кг/сут;

- срок хранения продукта, сут;

- норма загрузки камеры продуктом, кг/м; [1, стр. 8, табл. 1]

? – коэффициент, учитывающий проходы, а так же размещение приборов охлаждения (батареи, воздухоохладители). [1, стр. 6]

Рассчитаем ёмкость камеры по формуле (1.1) и площадь камеры по формуле (1.2) и внесём данные в таблицу 1.1
Таблица 1.1Расчёт ёмкости и площади холодильной камеры

Наименование продукта

, кг

? , сут

, кг

g, кг/м

Е, кг

?

Fкамеры, м

Яблоки свежие

10

10

100

100

1493,4

1,8

26,88

Груши свежие

55

15

825

100

Бананы

50

1

50

100

Лук зелёный

0,9

1

0,9

100

Перец сладкий

22

8

176

100

Томаты

12

28

336

100

Лимоны

5

1

5

100

Клюква

0,5

1

0,5

100

2 Планировка холодильника
Холодильная камера располагается на первом этаже. Охлаждаемая камера граничит с наружной стеной здания, располагается вблизи загрузочной площадки, что позволяет сократить пути движения поступающих продуктов.

Охлаждаемый блок имеет тамбур, ширина которого принимается равной 1,6 м. Пороги и ступеньки отсутствуют.

Высота этажа, где размещается камера, принимается 3,5 м.

Холодильная камера удалена от помещений с повышенными тепловыделениями.

Предусматривается прокладывание трубопроводов отопления, канализации, водопровода, каналов общей системы вентиляции на расстоянии 1 м от холодильной камеры.

Для охлаждения холодильной камеры принимается фреоновая холодильная машина. Для фреонового агрегата предусмотрено специальное машинное отделение. Высота машинного отделения 2,7 м. Площадь составляет 5 м. [1, стр. 10, табл. 2]

Компрессор для охлаждаемой камеры устанавливается на отдельном фундаменте. Для уменьшения шума и вибрации от компрессоров применяется виброизолирующие устройства.

Планировка холодильника показана на рисунке 2.1.

3 Вентиляция холодильника
Охлаждаемые камеры следует проектировать без устройства приточно-вытяжной вентиляции, за исключением камер хранения фруктов, овощей, квашений, солений, где надо предусматривать систему приточно-вытяжной вентиляции, рассчитанную на четырёхкратный суточный обмен воздуха в час.

Вентиляция машинного отделения предусматривает пятикратный обмен воздуха в час.

Предусматривается самостоятельная вентиляция, не связанная с другими вентиляционными системами.

Забор воздуха для притока в камеру фруктов, зелени и овощей производится на высоте не менее 3 м, а выброс воздуха – не менее 2 м от уровня земли. При этом оба отверстия в стене здания снабжены решётками типа «жалюзи» и расположены не ближе 0,7 м от открывающихся частей окон и дверей, не менее 2 м одно от другого.

Воздуховоды системы вентиляции выполнены из оцинкованной стали и имеют непрерывную теплоизоляцию. Предусматриваются прямоугольные воздуховоды сечением 200Ч 150 мм.

4 Определение расчётных параметров
Расчётными параметрами при проектировании холодильника являются:

а) температура и относительная влажность воздуха в холодильной камере (см. табл. 4.1);
Таблица 4.1 Обоснование температур в охлаждаемой камере


Ассортимент продуктов

, кг

Ёмкость по продуктам , кг

Параметры в камере

Расчётные

Нормативные

Виды НТД

Действительные

?, сутки

t, єС

?, %

?, сутки

t, єС

?, %

?, сутки

t, єС

?, %

Камера фруктов, зелени и овощей

Яблоки свежие

10

100










30

+1…+3

85-90

ГОСТ 16270–70

10

+1

85

Груши свежие

55

825










90

0 … +1

90

ГОСТ 21714-76

15

Бананы

50

50










5-10

+13..+14

85

ГОСТ Р 51603-2000

1

Лук зелёный

0,9

0,9










10

0 … +1

90

РСТ РСФСР 624-791

1

Перец сладкий

22

176










8-10

0…+11

85-90

ГОСТ 13908-68

8

Томаты

12

336










14-28

0,5…+1

90-95

ГОСТ 1725-85

28

Лимоны

5

5










2-30

+2...+6

85-90

ГОСТ 4429-82

1

Клюква

0,5

0,5










10

+2…+15

85-90

ГОСТ 19215-73

1


б) температура и относительная влажность наружного воздуха.

Для города Николаевск-на-Амуре значения данных параметров следующие (значения приняты ближнего по широте города) [1, стр 13, табл. 3]:

в) температура воздуха в смежных неохлаждаемых помещениях (в надземных этажах) принимается на 5 °С ниже расчетной температуры наружного воздуха [1, стр. 12] и составляет +25 °С, а температура в подвале - на 10 °С [1, стр. 12] и составляет 20 °С.

г) температура воздуха в тамбуре холодильника принимается на 10 °С ниже расчетной температуры наружного воздуха [1, стр. 12] и составляет 20 °С.

5 Выбор изоляционного материала и строительно-изоляционных конструкций
Теплоизоляционные материалы, применяемые в холодильном строительстве, должны быть морозостойкими, лёгкими, относительно дешёвыми, достаточно эффективными, преимущественно несгораемыми.

В качестве теплоизоляционного материала применяется пенополистирол марки ПС-БС (Гост 15588 - 70). Для защиты теплоизоляционных конструкций от проникновения влаги используются гидроизоляционный материал - битум.

Стены камер и потолки отделываются керамической плиткой, которая обладает низкой влагопоглотительной способностью. Пол отделывается метлахской плиткой.

В строительно-изоляционной конструкции слои материалов располагаются по мере уменьшения паропроницаемости от более теплого к более холодному воздуху. Теплоизоляция располагается с холодной стороны.


6 Расчёт изоляции
Расчет изоляции заключается в определении толщины изоляционного слоя, исходя из установленного нормативного значения коэффициента теплопередачи соответствующего ограждения. Расчет толщины изоляции следует производить только для тех наружных стен, перегородок и перекрытий камеры, которые находятся в наихудших температурно-влажностных условиях. Для остальных ограждений толщина изоляции принимается равной полученной для данного вида конструкции.

Толщина изоляционного слоя ограждения камеры определяется по формуле:

, м (6.1),

где Кд - нормативный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м· град);

?н - коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности ограждения, Вт/(м·град);

?в - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры, Вт/(м2·град);

?из, ?i - толщины изоляционного и других слоев материалов, составляющих конструкцию ограждения, м;

?из, ?i - коэффициенты теплопроводности изоляционного и других слоев материалов, Вт/(м·град).

Значения коэффициентов теплопередачи при расчёте принимаются согласно рекомендациям СНиП П-3-79* "Строительная теплотехника" и СНиП 2.11.02-87 «Холодильники».

Все полученные значения толщины изоляционного материала округлить до стандартной величины и определить действительный коэффициент теплопередачи по формуле:

, (6.2),

где Кд - действительный коэффициент теплопередачи принятой конструкции конструкции ограждения, Вт/м·град;

?н - коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности ограждения, Вт/(м2·град);

?в - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры, Вт/(м2·град);

?i - толщина слоя i-того материала, составляющего конструкцию ограждения, м;

?i - коэффициент теплопроводности слоя i-того материала, составляющего конструкцию ограждения, Вт/(м·град);

?из - стандартная толщина изоляционного слоя, м;

?из - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, Вт/(м·град).

Полученные значения действительного коэффициента теплопередачи увеличиваются на 10-20 %, так как при выполнении изоляционных работ трудно достичь совершенной плотности укладки изоляционного материала, вследствие чего его изолирующие свойства снижаются.

Таким образом, расчетный коэффициент теплопередачи будет определяться по формуле:

Кр = (1,1... 1,2)КД, Вт/(м2 ·град) (6.3),

где Кр - расчетный коэффициент теплопередачи принятой конструкции ограждения, Вт/(м·град);

Кд - действительный коэффициент теплопередачи принятой конструкции ограждения, Вт/(м2·град).

Расчёт стены камеры, граничащей с загрузочной площадкой
Сроительно-изоляционная конструкция стены представлена на рис. 6.1.1.





+ –




1 2 3 4 5 6 7

  1. - штукатурка, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

  2. - кирпич, ? = 120 мм, ?= 0,8 Вт/м·град;

  3. - выравнивающий слой, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

  4. - пароизоляция (битум), ? = 4 мм, ?= 0,18 Вт/м·град;

  5. - теплоизоляция (пенополистирол), ?= 0,04 Вт/м·град;

  6. - выравнивающий слой, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

7- керамическая плитка, ? =10 мм, ?= 3 Вт/м·град

Рисунок 6.1.1 Строительно-изоляционная конструкция стены камеры, граничащей с загрузочной площадкой
Расчет толщины изоляции производится по формуле (6.1).

Коэффициент теплопередачи внутренних стен К составляет 0,43 Вт/(м2·град) [1, стр. 21, табл. 7]. Коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной поверхности ограждения ?н составляет 8 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл.8]. Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры ?в составляет 9 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл. 8].

м.

Принимается стандартная толщина изоляции – 75 мм.

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.2):

Вт/(м2 ·град).

Расчётный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.3):

Кр = 1,15 · 0,424 = 0,488 Вт/(м2 ·град).

Т.к. температура загрузочной площадки и кладовой инвентаря одинаковая, то значения данного расчета изоляции можно применить и для стены камеры фруктов, зелени, овощей, граничащей с кладовой.
Расчёт стены камеры, граничащей с тамбуром
Строительно-изоляционная конструкция стены представлена на рис. 6.2.1.





+ –




1 2 3 4 5 6 7 1 - штукатурка, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

2 - кирпич, ? = 120 мм, ?= 0,8 Вт/м·град;

3 - выравнивающий слой, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

4 - пароизоляция (битум), ? = 4 мм, ?= 0,18 Вт/м·град;

5 - теплоизоляция (пенополистирол), ?= 0,04 Вт/м·град;

6 - выравнивающий слой, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

7 - керамическая плитка, ? =10 мм, ?= 3 Вт/м·град

Рисунок 6.1.1 Строительно-изоляционная конструкция стены камеры, граничащей с тамбуром
Расчет толщины изоляции производится по формуле (6.1).

Коэффициент теплопередачи внутренних стен К составляет 0,44 Вт/(м2·град) [1, стр. 21, табл. 6]. Коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной поверхности ограждения ?н составляет 8 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл.8]. Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры ?в составляет 9 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл.8].

м.

Принимается стандартная толщина изоляции – 75 мм.

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.2):

Вт/(м2 ·град).

Расчётный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.3):

Кр = 1,15 · 0,424 = 0,488 Вт/(м2 ·град).

Расчёт стены камеры, граничащей с наружным воздухом
Строительно-изоляционная конструкция стены представлена на рис. 6.3.1.





+ –




1 2 3 4 5 6 7 1 - штукатурка, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

2 - кирпич, ? = 860 мм, ?= 0,8 Вт/м·град;

3 - выравнивающий слой, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

4 - пароизоляция (битум), ? = 4 мм, ?= 0,18 Вт/м·град;

5 - теплоизоляция (пенополистирол), ?= 0,04 Вт/м·град;

6 - выравнивающий слой, ? = 20 мм, ?= 0,85 Вт/м·град;

7 - керамическая плитка, ? =10 мм, ?= 3 Вт/м·град

Рисунок 6.3.1 Строительно-изоляционная конструкция стены камеры, граничащей с наружным воздухом

Расчет толщины изоляции производится по формуле (6.1).

Коэффициент теплопередачи внутренних стен К составляет 0,47 Вт/(м2·град) [1, стр. 21, табл. 5]. Коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной поверхности ограждения ?н составляет 25 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл.8]. Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры ?в составляет 9 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл.8].

м.

Принимается стандартная толщина изоляции – 50 мм.

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.2):

Вт/(м2 ·град).

Расчётный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.3):

Кр = 1,15 · 0,389 = 0,447 Вт/(м2 ·град).
Расчет изоляции потолочного перекрытия камеры
Т.к. высота этажа составляет 3,5 м, то в камере не устанавливаются подшивные потолки.

Строительно-изоляционная конструкция потолочного перекрытия молочно-жировой камеры показана на рис. 6.4.1.



Рисунок 6.4.1 Строительно-изоляционная конструкция потолочного перекрытия камеры
Расчет толщины изоляции производится по формуле (6.1).

Коэффициент теплопередачи внутренних стен К составляет 0,41 Вт/(м2·град) [1, стр. 21, табл. 5]. Коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной поверхности ограждения ?н составляет 7 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл.8]. Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры ?в составляет 9 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл. 8].

м.

Принимается стандартная толщина изоляции – 80 мм.

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.2):

Вт/(м2 ·град).

Расчётный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.3):

Кр = 1,15 · 0,4 = 0,46 Вт/(м2 ·град).
Расчёт изоляции пола камеры
Строительно-изоляционная конструкция пола представлена на рис. 6.5.1.



Рисунок 6.5.1 Строительно-изоляционная конструкция пола камеры
Расчет толщины изоляции производится по формуле (6.1).

Коэффициент теплопередачи внутренних стен К составляет 0,58 Вт/(м2·град) [1, стр. 21, табл. 7]. Коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной поверхности ограждения ?н составляет 7 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл.8]. Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры ?в составляет 9 Вт/(м2 ·град) [1, стр. 22, табл.8].

м.

Принимается стандартная толщина изоляции – 50 мм.

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.2):

Вт/(м2 ·град).

Расчётный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (6.3):

Кр = 1,15 · 0,577 = 0,664 Вт/(м2 ·град).

  1. Калорический расчёт


Калорический расчет учитывает теплопритоки, влияющие на изменение температурного режима в охлаждаемых камерах. Расчет производится для каждой камеры отдельно, что позволяет подобрать камерное оборудование.

В калорическом расчёте учитываются следующие теплопритоки в каждую из охлаждаемых камер:

  1. Q1 - теплопритоки через ограждения камеры. Это приток тепла от
    наружной (по отношению к данной камере) среды путём теплопередачи
    вследствие разности температур наружной среды и воздуха внутри камеры Q'1 и
    приток тепла в результате солнечной радиации Q''2.

  2. Q2 - теплоприток от грузов (от продуктов и тары) при их термической
    обработке.

  3. Q3 - теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры.

4 Q4 - эксплуатационные теплопритоки (при открывании дверей охлаждаемых камер, включении освещения, пребывании людей и т.п.).

Перечисленные теплопритоки изменяются в зависимости от времени года, сезонности поступления продуктов и по другим причинам. Поэтому допускаем, что максимумы всех рассчитанных теплопритоков совпадают по времени. В связи с этим холодильное оборудование должно быть выбрано так, чтобы обеспечивался отвод тепла из камер при самых неблагоприятных условиях, т.е. при максимуме теплопритоков, равном сумме:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4, Bт. (7.1).

Теплопритоки через ограждения Q1 рассчитываются по формуле:

Q1 = Q'1 + Q"1,Bт (7.2),

где Q'1 - теплопритоки путём теплопередачи вследствие наличия разности температур сред, находящихся по ту и другую сторону ограждения, Вт;

Q"1 - теплопритоки за счёт поглощения теплоты солнечной радиации, Вт.

Приток тепла через ограждение путём теплопередачи вследствие наличия разности температур определяется по формуле:

Q'1 = Kp F(tcp - tв), Bт (7.3),

где Кр - расчётный коэффициент теплопередачи ограждения, подсчитанный раньше при расчёте толщины теплоизоляции, Вт/(м2 град);

F - теплопередающая поверхность ограждения, м2;

tср - температура среды, граничащей с внешней поверхностью ограждения,°С;

tв - температура воздуха внутри камеры, °С.

Теплопередающая поверхность F для пола и потолка камеры определяется как площадь между осями внутренних стен. При определении теплопередающей поверхности стен высота считается от уровня чистого пола камеры до верха покрытия (цементно-песчаной стяжки). Длина внутренних стен считается между осями внутренних стен.

Высота этажа равна 3,5 м, следовательно расчётная высота стены будет равна 3,5 + 0,01 + 0,02 + 0,08 + 0,004 + 0,22 + 0,04 = 3,874 м.

Температура среды, граничащей с внешней поверхностью ограждения камеры, зависит от климатической зоны и от вида помещения, с которым граничит камера.

Температура в смежных неохлаждаемых помещениях, подвале, тамбуре приняты в разделе 4.

Все данные сводятся в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 Теплопритоки через ограждения путём теплопередач


Ограждения

Кр, Вт/м·град

F, м2

tср – tв, єС

Q'1, Вт

Стена, граничащая с загрузочной площадкой

0,488

3,874 · 4,293 = 16,6

25 –(+1)

194,42

Стена, граничащая с наружным воздухом

0,447

3,874 · 7,098 = 27,5

30 – (+1)

356,48

Стена, граничащая с кладовой

0,488

3,874 · 4,293 = 16,6

25 – (+1)

194,42

Стена, граничащая с тамбуром

0,488

3,874 · 7,098 = 27,5

20 – (+1)

254,98

Пол

0,664

4,293 · 7,098 = 30,47

20 – (+1)

384,41

Потолочное перекрытие

0,460

4,293 · 7,098 = 30,47

25 – (+1)

336,39

Итого Qоб










1721,1

Итого Qкм










1721,1


При подсчете теплопритока Q'loб учитываются все теплопритоки в данную камеру кроме теплооттоков (отрицательных значений теплопритоков), чтобы камерное оборудование могло обеспечить необходимый температурный режим.

При проектировании величины Q'км камеры необходимо подсчитывать как алгебраическую сумму всех положительных значений теплопритоков через ограждения данной камеры и отрицательных только тех, которые обусловлены низкотемпературными камерами, подключенными к этому же компрессору. Так как к данному компрессору подключена одна камера и она не граничит с другими камерами, то значение теплопритока на компрессор Q'1км будет равно значению Q'loб.

Теплоприток солнечной радиации Q"1 данных охлаждаемых камер находятся по формуле:

Q''1 = Kp-Fc.?tc,Bт (7.4),

где Кр - расчётный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м град);

F - теплопередающая поверхность ограждения, облучаемая солнцем, м ;

?tc - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, °С [1, стр. 30, табл. 10].

Т.к. охлаждаемые камеры находятся на северной стороне здания, то теплоприток от солнечной радиации наружной стены равен нулю Q"1 = 0.

Теплоприток от солнечной радиации потолочного перекрытия холодильных камер, покрытых светлым рубероидом, определяется по формуле (7.4):

Q"1 = 0,46 · 30,47 · 14,9 =208,84 Вт.

Теплопритоки через ограждения Q1 находится по формуле (7.2):

Q1o6 = Q1KM = 1721,1 + 208,84 = 1929,94 Вт.

Теплопритоки от грузов Q2 (продуктов и тары) определяются по формуле:

, Вт (7.5),

где Gnp, GT - суточное поступление в охлаждаемую камеру продукта и тары

соответственно, кг/сут;

Спр, Ст - удельная теплоемкость продукта и тары соответственно, Дж/(кг·град);

tnp1, tnp2 - соответственно температура, с которой продукт поступает в камеру, и конечная температура продукта после термической обработки, °С;

?охл - время охлаждения продукта до tnp2, ч.

Суточное поступление в охлаждаемую камеру продуктов Gnp принимается в зависимости от продолжительности их хранения. Если продолжительность их хранения составляет 1-2 дня, то Gnp принимается равным 100 %, при 3-4-дневном хранении - 50...60 %, при более длительном хранении - 50...40 % от максимального количества данного продукта в камере Q, которое определяется как произведение суточного запаса (расхода) продукта Gnp на срок его хранения ?.

Суточное поступление тары принимается в размере 20 % для деревянной и стальной, 15 % для пластмассовой, 10 % для картонной, 5% для полиэтиленовых пленок, 100 % для стеклянной тары от суточного поступления продукта Gnp.

Начальная температура tnp1 зависит от предприятия, отпускающего продукт (база, пищевое предприятие), вида транспорта, расстояния перевозки, температуры наружного воздуха. Конечная температура продукта после термообработки tnp2 принимается на 1 °С выше температуры воздуха в камере. Время охлаждения продукта ?охл принимается равным 24 ч.

Расчет теплопритоков от грузов Q2 (продуктов и тары) в соответствующих камерах представлен в таблице 7.2.

Таблица 7.2 Расчёт теплопритоков от грузов


Наименование продукта

Gсут, кг/ сут

?, сут

Еmax = Gсут · ?, кг

Gпр, кг/сут

Спр, Дж/(кг·град)

GТ, кг/сут

СТ, Дж/(кг·гард)

tпр1, єC

tпр2, єC

Q2, Вт

Яблоки свежие

10

10

100

40

3440

8

2500

25

2

41,95

Груши свежие

55

15

825

330

3440

66

2500

25

2

346,12

Бананы

50

1

50

50

3440

10

2500

25

2

89,71

Лук зелёный

0,9

1

0,9

0,9

3440

0,045

900

25

2

0,83

Перец сладкий

22

8

176

70,4

3440

14,08

2500

25

2

73,84

Томаты

12

28

336

134,4

3440

26,88

2500

25

2

140,96

Лимоны

5

1

5

5

3440

1

2500

25

2

5,24

Клюква

0,5

1

0,5

0,5

3520

0,075

1000

25

2

0,49































699,14



Приток пепла от вентиляции рассчитывается по формуле:

, Вт (7.6)

где V - строительный объем вентилируемой камеры, м3;

а - кратность вентиляции;

?в - плотность воздуха при температуре и относительной влажности в камере, кг/м3;

iH, iB - энтальпия воздуха, соответственно, наружного и внутри камеры, Дж/кг.

Строительный объем камеры находим, зная длину, ширину и высоту камеры: V = 6,72 · 4 · 3,5 = 94,08 м3.

Кратность вентиляции охлаждаемой камеры принимается 4 объема в сутки. Плотность воздуха рассчитывается по формуле:

, кг/м3 (7.7)

где 1,293 - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3;

tB - температура воздуха в охлаждаемой камере, °С.

кг/м3

Значения энтальпий воздуха как наружного, так и внутри камеры определяются температурой и влажностью воздуха (tн, ?н и tв, ?в) и определяются по i-d – диаграмме влажного пара. [1, стр.73, прил. 6]

При tH = 30 °С и ?н = 67 %, iH = 76000 Дж/кг.

При tB = +1 °С и ?в = 85 %, iB = 9500 Дж/кг.

Рассчитываем приток тепла от вентиляции по формуле (7.6):

Вт.

Эксплуатационные теплопритоки принимаются в зависимости от величины суммарного теплопритока в камеру через ограждения Q1об и площади камеры - в размере 40 % от величины Q1об, если площадь камеры не превышает 10 м2.

Если площадь камеры размером от 10 до 20 м2, то Q4 принимается в размере 30 %, а при площади камеры более 20 м2 - 20 % от величины Q1об.

Итоги калорического расчета представлены в таблице 7.3.
Таблица 7.3 Итоги калорического расчета


Наименование камеры

Площадь камеры

Температура и влажность воздуха в камере

Теплопритоки, Вт

Итого по камере, Вт




F, м2

tв, єС

?, %

Q1об

Q1км

Q2

Q3

Q4

Qоб

Qкм

Фруктов, зелени и овощей

26,88

+1

85

1929,94

1929,94

699,14

373,06

385,99

3388,13

3388,13



  1. Выбор и расчёт холодильной машины


Потребная холодопроизводительность холодильной машины с учетом потерь холода и коэффициента рабочего времени определяется по формуле:

Q0 брутто = Вт (8.1),

где ?Qкм - суммарный теплоприток в группу камер, представляющий собой полезную нагрузку компрессора и определенный по итогам калорического расчета, Вт;

? - коэффициент, учитывающий потери холода в установке;

b - коэффициент рабочего времени компрессора.

При системе непосредственного охлаждения камер коэффициент ? принимается равным 1,07 [1, стр 43].

Коэффициент рабочего времени компрессора принимается для мелких и малых холодильных машин равным 0,75 [1, стр 43].

Температура кипения холодильного агента для фреоновых холодильных машин рассчитывается по формуле:

t'0 = tB-(14...16), °C (8.2),

где tB - температура воздуха в камере, °С.

Температура конденсации для конденсатора с водяным охлаждением определяется по формуле:

, °C (8.3),

где - температура воды на входе в конденсатор, °C;

∆t – подогрев воды в конденсаторе, °C.

Так как вода поступает из водопровода, то величина принимается на 8…10 °C ниже расчётной температуры наружного воздуха. Подогрев воды в конденсаторах мелких и малых фреоновых холодильных машин обычно составляет ∆t = 6…8 °C, если вода из водопровода.

Определим холодопроизводительность, температуру кипения и конденсации холодильного агента.

Q0 брутто = Вт,

t'0 = 1 – 16 = - 15 °C,

t'k = 20 + 8 + 2 = 30 °C.

По графическим характеристикам выбирается холодильная машина МКВ4-1-2.

По графическим характеристикам Qo = (tB,tокр) определяется рабочая холодопроизводительность: Q' = 4,93 кВт.

Для выбранных машин предварительно определяется коэффициент рабочего времени по формуле:

(8.4),

где ?Qкм - суммарный теплоприток в группу камер, представляющий собой полезную нагрузку компрессора и определенный по итогам калорического расчета, Вт;

?- коэффициент, учитывающий потери холода в установке;

Q'ор - рабочая холодопроизводительность, которую может обеспечить данная машина, определяется из графических характеристик, Вт.

Величина коэффициента рабочего времени b для мелких и малых холодильных машин должна быть в пределах от 0,4 до 0,75 [1, стр. 45].

b' =

Коэффициент рабочего времени находится в допустимых пределах, поэтому принимается машина МКВ4-1-2.


  1. Техническая характеристика холодильной машины


Техническая характеристика выбранной машины МКВ4-1-2 представлена в таблице 9.1.
Таблица 9.1 Техническая характеристика агрегата


п/п

Технические показатели

МКВ4-1-2

1

Холодопроизводительность, кВт

5,35

2

Потребная мощность, кВт

2,3

3

Напряжение, В

380/220

4

Агрегат (марка)

АК4,5-1-2




Хладагент (марка)

12




Количество хладагента, кг

14




Масло (марка)

ХФ-12-16




Количество масла, кг

2,7




Габариты агрегата, мм:







Длина

1015




Ширина

380




Высота

760




Масса агрегата, кг

285

5

Компрессор (марка)

ФВ 6

6

Конденсатор (марка)

АК4,5-1-2-010




Поверхность, м2

1,74




Расход воды, м3/час

0,8

7

Испаритель (марка)

ИРСН-24




Поверхность испарительной батареи, м2

24




Количество испарительных батарей

4

8

Теплообменник (марка)

ТХ000-000-000

9

Фильтр-осушитель (марка)

ОФЖУ000-000-05

10

Терморегулирующий вентиль 9марка)

ТРВ-2М




Количество, шт

2

11

Датчик-реле температуры (марка)

ТР-1-02Х




Количество, шт

2

12

Реле давления (марка)

РДЗ-01(Д220-11-БН)




Количество, шт

2

13

Водорегулирующий вентиль (марка)

СК62045-015



10 Распределение испарителей по камерам
Определим потребную теплопередающую поверхность по формуле:

, м2 (10.1),

где Qоб - суммарный теплоприток в камеру, представляющий собой максимальную тепловую нагрузку на камерное оборудование (испаритель), определенный в результате калорического расчета, Вт;

Ки - коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(м2 град);

? - расчетная разность температур между воздухом и холодильным агентом, °С.

Величина коэффициента теплопередачи Ки принимается для ребристотрубных батарей 2…4 Вт/(м2·град) [1, стр. 46].

Расчетная разность температур для ребристотрубных испарителей составляет 14…16 °С [1, стр. 46].

м2.

Машина охлаждает одну камеру. Для того чтобы испарители выбранной машины имели необходимую теплопередающую поверхность, в данной камере устанавливается два испарителя.


  1. Поверочный тепловой расчёт холодильной машины


Целью поверочного теплового расчёта является выяснение возможности машины обеспечить необходимые температуры воздуха в охлаждаемых камерах. При этом коэффициент рабочего времени машины должен быть в диапазоне допустимых значений.

В автоматических холодильных машинах компрессор работает в течение рабочего периода цикла, а испаритель – в течение всего цикла. Поэтому компрессор рассчитывается по температуре кипения, средней за рабочий период цикла tор, а испаритель – по температуре кипения, средней за весь цикл tоц. В соответствии с этим уравнение теплообмена испарителя может быть записано следующим образом:

При охлаждении машины одной камеры:

, Вт (11.1),

где Qкм – общий теплоприток в камеру, определяющий нагрузку на компрессор, Вт;

Ки - коэффициент теплопередачи испарительных батарей в камере, Вт/(м2·град);

Fи – поверхность испарительных батарей в камере, м2;

tв - температура воздуха в камере, °С.

Из уравнения (11.1) находим температуру, среднюю за весь цикл:

, °С (11.2).

Для машин малой холодопроизводительности, работающих на охлаждение камер с температурой воздуха от -2 до +4 °С, температура кипения, средняя за рабочую часть цикла, tор определяется по формуле:

tор = tоц – 3, °С (11.3).

tоц = 1 - = -16,65 °С,

tор = -16,65 – 3 = -19,65 °С.

По графическим характеристикам находим величину действительной рабочей холодопроизводительности машины Q, величину мощности Nэ, потребляемую электродвигателем.

Для машины МКВ4-1-2 Q = 5350 Вт, Nэ = 2300 Вт.

Действительный коэффициент рабочего времени компрессора холодильной машины определяется по формуле:

b = , (11.4),

где ? – коэффициент, учитывающий потери холода в установке, равный 1,07 [1, стр. 43];

- сумма общих теплопритоков, определяющая суммарную полезную нагрузку на компрессор, Вт;

Q– действительная рабочая холодопроизводительность машины, Вт.



Коэффициент рабочего времени b лежит в пределах от 0,4 до 0,75, следовательно холодильные машины выбраны правильно.

Холодильные машины, укомплектованные конденсаторами с водяным охлаждением, как правило, имеют водорегулирующий вентиль (ВРВ), автоматически поддерживающий выбранную температуру конденсации.

Определим тепловую нагрузку конденсатора по формуле:

Qкд = Q + Nэ·?э·?п·?мех, Вт (11.5),

где Nэ – электрическая мощность, потребляемая электродвигателем, Вт;

?э, ?п,?мех – коэффициенты полезного действия соответственно: электродвигателя, передачи вращения двигателя на вал компрессора, механический;

Q– действительная рабочая холодопроизводительность машины, Вт.

Qкд = 5350 +2300·0,91·0,97·0,9 = 7177,2 Вт.

Для конденсатора с водяным охлаждением определяется расход охлаждающей воды по формуле:

, м3/с (11.6),

где Свд – теплоёмкость воды, 4186,8 Дж/(кг·град);

?вд – плотность воды, 1000 кг/м3;

tвд1, tвд2 – температура воды соответственно на входе в конденсатор и на выходе из него, °С.

Температура воды на входе в конденсатор tвд1 была принята ранее и равна 20 °С. Температура воды на выходе из конденсатора tвд2 подсчитывается из уравнения теплопередачи в конденсаторе:

Qкд = Ккд·Fкд·? (11.7),

где ? – средняя логарифмическая разность между температурой конденсации и температурой охлаждающей воды, равная:

? = , °С (11.8).

Величину коэффициента теплопередачи Ккд рекомендуется принимать для фреоновых кожухотрубных и кожухозмеековых конденсаторов в интервале 400…700 Вт/(м2·град).

Из уравнения (11.7) по подсчитанной ранее тепловой нагрузке конденсатора Qкд и взятой из технической характеристики выбранной машины величине теплопередающей поверхности конденсатора Fкд находится величина ?.

? = = = 6,87 °С.

Из уравнения (11.8) по известным величинам ?, tк, tвд1 находится значение температуры воды на выходе из конденсатора tвд2.

Воспользовавшись графиком, определим разность температур tк- tвд2 = 4,4. [1, стр. 70, прил. 3].

tвд2 = ? · 2,3lg= 6,87·2,3lg+ 20 = 25,6 °С.

Определим расход воды на конденсатор:

Vвд =

Поскольку машина работает на одну камеру, температура воздуха в камере не проверяется.


Список используемой литературы



  1. Методические указания. Холодильная техника и технология. - Новосибирск, 2000

  2. Ф. Е. Мещеряков. Основы холодильной техники и холодильной технологии. – М.: Пищевая промышленность, 1975

  3. Большаков С. А. Холодильная техника и технология продуктов питания: Учеб­ник для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 304 с.




Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации