Технологический процесс холодильной обработки продуктов

 

Исходные данные и  результаты расчетов сводим в таблицу 2.

 

        4 Тепловой расчет  холодильника

 

 

 

4.1 Теплопритоки через ограждающие конструкции

 

 

Теплопритоки через ограждающие  конструкции Q₁, вычисляют как сумму теплопритоков (через стены, перегородки, перекрытия или покрытия, через полы, заглубленные стены подвальных помещений), вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения Q_1т, а также теплопритоков в результате воздействия солнечной радиации Q_1с через покрытия и наружные стены.

 

                               Q₁ = Q_1т. + Q_1с.,                                                      (27)

 

Где Q_1т.– теплоприток за счет разности температур, Вт;

        Q_1с.– теплоприток за счет солнечной радиации, Вт.

 

 

4.1.1 Теплоприток за  счет разности температур

 

 

Теплопритоки через  стены, перегородки, перекрытия или покрытия Q_1т, Вт, вычисляют по формуле

 

                                 Q_1т.=k_д.×F×∆t,                                                    (28)

 

где  k_д. — действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определяемый при расчете толщины изоляционного слоя, Вт/м² К, таблица 2;

         F - расчетная площадь поверхностей ограждения, м², таблица 4;

         ∆t — расчетная разность температур (разность наружной и внутренней температуры), °С.

Теплоприток через пол , Q_1т, Вт, расположенный на грунте и имеющий обогревательные устройства, вычисляют по формуле

 

                              Q_1т.= k_д.×F×∆t,                                                   (29)

 

 где k_д. — коэффициент теплопередачи конструкции пола, Вт/м²К, таблица 2;

      ∆t — средняя температура грунта при наличии устройства для обогрева [7, c.56];

 Теплоприток через пол расположенный на грунте и не имеющий обогревательных устройств, вычисляется суммированием теплопритоков через условные зоны шириной 2 метра. Теплопритоки через зоны вычисляют по формуле

 

Q_1т.=∑k_усл..×F×∆t,                                                 (30)

 

Где k_усл.. – условный коэффициент теплопередачи соответствующей зоны пола Вт/(м²К),

       F – площадь соответствующей зоны, м².

                 ∆t — расчетная разность температур (разность наружной и внутренней температуры), °С.

 

Результаты расчётов заносим в таблицу 3.

 

4.1.2 Теплоприток за  счет солнечной радиации

 

 

Теплоприток за счет солнечной радиации Q_1с, Вт, вычисляют по формуле

 

Q_1с. = к_д. ×F×∆t_c.,                                                (31)

 

где F – площадь поверхности ограждения, облучаемая солнцем, м²;

      ∆t_c. – избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, ⁰С, [7, c. 57].

 

Исходные данные и результаты заносим в таблицу 3.

 

 

4.2 Теплопритоки от грузов при холодильной обработке

 

 

При холодильной обработке продуктов  каждый килограмм продукта выделяет теплоту в количестве q = ∆i кДж/кг. Кроме того, необходимо добавить теплоту, выделяющуюся при охлаждении тары.

 

 

4.2.1 Теплоприток от грузов

 

 

Теплоприток Q_2пр, Вт, в камерах хранения вычисляют по формуле

 

         Q_2пр. ,                                                   (32)

 

 

где М_пр. — суточное поступление продуктов, т/сут;

        ∆i — разность удельных энтальпий продуктов, соответствующих начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг,  
[7, c. 217 приложение 10];

       10³ – переводной коэффициент из тонн в килограммы;

       3600 – переводной коэффициент из часов в секунды;

       24 – продолжительность холодильной обработки, ч.

При расчёте теплопритока от продуктов в камерах охлаждения и замораживания необходимо увеличить  теплоприток в 1,3 раза.

Или

 

Q_2пр ,                                           (33)

 

где –  М_пр. – суточное поступление продукта в камеру, т/сут;

          С_т..—удельная теплоемкость продукта, кДж/(кгК),

           ∆t – принимаются равными начальной и конечной температурам продукта,⁰С. 

 

 

4.2.2 Теплоприток от тары

 

 

Теплоприток от тары Q_2т., Вт, вычисляют по формуле

 

    Q_2т ,                                           (34)

 

где М_т. — суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, т/сут;

       С_т.—удельная теплоемкость тары, Дж/(кгК),[7, с.59];

       ∆t – разность между начальной и конечной температурой тары (принимаются равными начальной и конечной температурам продукта), ⁰С.

 

Исходные данные и  результаты расчетов сводим в таблицу 4.

 

 

4.3 Теплоприток от наружного воздуха

 

 

Теплоприток от наружного  воздуха Q₃, Вт, рассчитывают по формуле:

 

       Q₃=М_вз×(i_н- i_в),                                                  (31)

 

где М_вз – массовый расход вентиляционного воздуха, кг/с;

      i_н, i_в – удельные энтальпии наружного воздуха и воздуха в камере соответственно [7, с.214 приложение 6].

Массовый расход вентиляционного  воздуха М_в, кг/с, рассчитывается по формуле

 

   М_вз ,                                                   (32)

 

где V_к – объем вентилируемого помещения, м³;

       а  – кратность воздухообмена [7, с.60];

       ρ_в – плотность воздуха при температуре и относительной влажности воздуха в камере, кг/м³, [7, с.60].

 

Исходные данные и  результаты расчетов сводим в таблицу 5.

 

 

4.4 Эксплуатационные теплопритоки

 

 

Эти теплопритоки возникают вследствие освещения камер, пребывания в них людей, работы электродвигателей и открывания дверей. Теплопритоки определяют от каждого источника тепловыделений отдельно.

 

 

4.4.1 Теплоприток от освещения

 

 

Теплоприток от освещения q_1, Вт, рассчитывают по формуле

 

       q₁ = А×F,                                                   (33)

 

где А — теплота, выделяемая источниками освещения в единицу времени на 1 м² площади пола, Вт/м² ,[7, c. 60 ];

      F — площадь камеры, м², таблица 3.

 

4.4.2 Теплоприток от пребывания людей

Теплоприток от пребывания людей q_2, Вт, вычисляют по формуле

 

q₂ = 0,35×n,                                              (34)

 

где 0,35 — тепловыделение одного человека при тяжелой физической работе, кВт,  [ 7, c. 60];

       п — число людей, работающих в данном помещении,[7, c. 60].

 

 

4.4.3 Теплоприток от работающих электродвигателей

 

 

Теплоприток от работающих электродвигателей q_3, Вт, при расположении электродвигателей в охлаждаемом помещении вычисляют по формуле

 

                                  q₃ = N_э.,                                                        (35)

 

где N_э. — суммарная мощность электродвигателей, Вт,[7, с.60].

 

 

4.4.4 Теплоприток при открывании дверей

 

 

Теплоприток при открывании дверей q₄, Вт, вычисляют по формуле

 

                                 q₄ = К×F,                                                     (36)

 

где К— удельный приток теплоты от открывания дверей, Вт/м² ,

[7, c. 61];

       F— площадь камеры. м², таблица 3.

Эксплуатационные теплопритоки вычисляют, как сумма теплопритоков, Вт, отдельных видов

                             

    Q₄ = q₁ + q₂ + q₃ + q₄,                                           (37)

 

 

Исходные данные и  результаты расчетов эксплуатационные теплопритоки сводим в таблицу 6.   

        

 

            4.5 Теплоприток от фруктов и овощей при «дыхании»

 

Теплоприток от фруктов и овощей при «дыхании» Q₅, Вт, вычисляют по формуле

 

                                 Q₅=В_к×(0,1×q_п+0,9×q_хр),                                       (38)

 

где В_к – вместимость камеры, т;

      q_п, q_хр – тепловыделения плодов при температурах поступления и хранения, Вт/т, [7, с.216 приложение 8].

 

Исходные данные и  результаты расчетов сводим в таблицу 7.

 4.6 Определение нагрузки на компрессора и оборудование

 

 

Нагрузку на компрессор и камерное оборудование от всех типов  теплопритоков в камеру берется  согласно «Нормам технологического проектирования холодильника» [7, c. 61];

 

Исходные данные и  результаты расчетов сводим в таблицу 8.

 

4.7 Холодопроизводительность компрессоров

 

 

Холодопроизводительность компрессора  Q₀, Вт, (на каждую температуру кипения) определяют по формуле

 

                                  Q₀ = k×∑Q_км.,                                                   (39)

 

где k – коэффициент учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах, [7, c. 62];

       ∑Q_км – суммарная нагрузка на компрессоры для данной температуры кипения, Вт, таблица 9.

 

Определяем нагрузку на компрессор. Результаты сводим в таблицу 9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Выбор системы охлаждения и схемы холодильной

установки

 

 

 Выбор заданного  температурного режима в камерах  холодильника достигается совокупной  работой холодильной машиной  и приборов охлаждения, установленных  в охлаждаемых помещениях.

На данном холодильнике применяем непосредственную аммиачную систему охлаждения.

Во всех камерах хранения охлаждённых грузов и камеры замораживания применяется система воздушного охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха. Достоинство её – более равномерное распределение температуры и влажности по объему камеры; большая скорость движения воздуха, значительно интенсифицирует процесс термообработки.

К недостаткам воздушного охлаждения относятся: расход электроэнергии на работу вентиляторов; потребность  в увеличении холодопроизводительности компрессора, вызванной наличием теплопритоков от работы вентиляторов; дополнительные первоначальные затраты на воздухоохладители; значительная усушка груза при долгосрочном хранении.

В остальных камерах  применяется система воздушного охлаждения с естественной циркуляцией воздуха.

На данном холодильнике применяем компаундную схему непосредственного охлаждения с нижней подачей холодильного агента в приборы охлаждения на три температуры кипения (-10;-30;-40)°С. Это обусловлено тем, что компаундная схема связана с применением ресивера, одновременно совмещающего функции промежуточного сосуда, отделителя жидкости и циркуляционного ресивера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         6 Расчет и подбор компрессоров

 

 

6.1 Выбор расчетного режима

 

 

Расчетный рабочий режим  холодильной установки характеризуется  температурами кипения tо, конденсации t_k, всасывания t_вс. Значения этих параметров выбирают в зависимости от назначения холодильной установки и расчетных наружных условий.

Температуру кипения в установках с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере.

При проектировании холодильных  установок с непосредственным охлаждением  аммиачными холодильными машинами температуру  кипения аммиака принимают на 5 — 10°С ниже температуры воздуха в камере

Температура кипения

 

                                         t₀ = t_в -(5÷10⁰С),                                             (40)

 

Температура всасывания

 

                                           t_вс.= t₀ + (5÷10⁰С),                                           (41)

 

Температуру конденсации  в аммиачных холодильных установках с испарительными конденсаторами принимают  в зависимости от температуры  наружного воздуха по смоченному термометру и плотности теплового  потока qF.