Контрольная работа по "Теплотехнике"

Обязательным условием сохранения пищевых продуктов высокого качества является создание непрерывной холодильной  цепи, которая обеспечивает воздействие  на пищевые продукты низких температур на протяжении всего времени с  момента производства или заготовки  продукта до момента его потребления.

Холодильники, расположенные  в различных районах страны, являются звеньями непрерывной холодильной  цепи, а связь между ними осуществляется холодильным транспортом.

Искусственный холод применяют  во многих отраслях народного хозяйства  для получения температур ниже температуры  окружающей среды.

В химической промышленности его используют при производстве аммиака, удобрений и ряда синтетических  материалов, в машиностроении - для  низкотемпературной закалки металлов, в строительстве - для замораживания  грунта и охлаждения бетона. С помощью  холода создаются искусственный  климат в закрытых помещениях (кондиционирование  воздуха) и искусственные ледяные  катки. Его используют в фармацевтической промышленности и медицине, а также  при испытании многих материалов и изделий. Но особенно велико значение искусственного холода для сохранения скоропортящихся продуктов.

1. История развития  холодильной техники

 

Применение холода для  сохранения пищевых продуктов известно давно. Для этого использовали сначала  лед и снег, а затем смеси  льда с солью, что позволило получить температуры ниже 0° С.

В XIX в. появились промышленные холодильные машины. Первая холодильная машина была изобретена в 1834 г. англичанином Перкинсоном. В качестве холодильного агента был применен этиленовый эфир. Позднее в 1871 г. француз Тенье создал машину, работающую на метиловом эфире, а в 1872 г. англичанин Бойль изобрел холодильную машину, в которой использовался аммиак.

В нашей стране холодильные  машины в промышленном масштабе впервые  были применены в 1888 г. на рыбных промыслах  в Астрахани. В 1889 г. были сооружены  две холодильные установки на пивоваренных заво дах. Первый производственный холодильник емкостью 250 т был построен в 1895 г. в Белгороде. Перевозки продуктов в железнодорожных вагонах с ледяным охлаждением начались в 1860 г. Однако в дореволюционной России холодильная техника была развита слабо.

В 1917 г. в стране насчитывалось  всего 58 холодильников общей емкостью 57 тыс. т и холодопроизводительностью около 24 тыс. кВт. Холодильный транспорт состоял из 6500 двухосных железнодорожных вагонов с ледяным охлаждением и одного рефрижераторного судна грузоподъемностью 185 т.

Применение искусственного холода в широких масштабах в  нашей стране началось после Великой  Октябрьской социалистической революции. За годы Советской власти построены  крупные холодильники в мясной, рыбной, молочной и других отраслях пищевой  промышленности, а также на транспорте. Уже в 1941 г. емкость холодильников  в нашей стране составляла 370 000 т.

Наряду с ростом холодильной  емкости постоянно развиваются  холодильное машиностроение и приборостроение. Холодильные машины выпускают преимущественно  в виде автоматизированных агрегатов. Большое внимание уделяют конструированию  и изготовлению малых автоматизированных холодильных машин.

Малые холодильные машины получили широкое распространение  в торговле и общественном питании (холодильные шкафы, камеры, прилавки, витрины, охлаждаемые торговые автоматы), в быту (холодильники, кондиционеры), на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине и других отраслях народного  хозяйства. В торговле и общественном питании страны общее количество малых холодильных установок  превышает 2 млн. единиц. В быту используются десятки миллионов холодильников.

Широкое развитие получил  холодильный транспорт. Железнодорожный  холодильный транспорт заметно  пополнился составами, секциями и отдельными автономными вагонами с машинным охлаждением. Увеличилось количество судов-холодильников, оснащенных современным  холодильным оборудованием. Создан заново автомобильный холодильный  транспорт.

Для сохранения и переработки  всевозрастающего количества пищевых  продуктов необходимо увеличивать  объемы и повышать темпы строительства  холодильников и холодильного оборудования, а также технически совершенствовать существующие холодильные предприятия. В ближайшие годы намечено значительно  увеличить емкость холодильников в пищевой, мясной и молочной промышленности. Увеличатся холодильные емкости и в системе торговли, в сельском хозяйстве. Их предстоит оснастить новейшим холодильным оборудованием с большей степенью заводской готовности, автоматизации и механизации производственных процессов.

2. Типы холодильников  и их особенности

 

По назначению различают  производственные, заготовительные, распределительные, базисные, перевалочные, торговые, а  также транспортные холодильники.

Производственные холодильники. Их обычно строят при пищевых предприятиях (мясокомбинатах, рыбоперерабатывающих заводах, молочных заводах и т.п.). Производственные холодильники предназначены для первичной холодильной обработки (охлаждения, замораживания), а также для кратковременного (10 - 20 дней) хранения сырья и готовой продукции.

Особенность этих холодильников - большая производительность устройств для охлаждения и замораживания готовой продукции и сравнительно небольшая емкость для хранения продуктов. Наиболее распространены производственные холодильники емкостью 500 - 5000 т с производительностью морозильных камер 20 - 100 т в сутки.

Заготовительные холодильники. В холодильниках, сооружаемых в  районах заготовки пищевых продуктов (яиц, фруктов), осуществляют сортировку, первичную холодильную обработку (охлаждение и замораживание), а также  непродолжительное (10-20 дней) хранение продуктов до отправки в районы потребления.

Заготовительные холодильники так же, как и производственные, оснащены мощными холодильными установками. Они являются первым звеном непрерывной  холодильной цепи.

Распределительные холодильники. Холодильники предназначены для  равномерного снабжения населения  продуктами питания в течение  всего года. Их размещают в городах  и промышленных центрах. В сезон  заготовок на распределительном  холодильнике создают резервные  запасы продуктов. На распределительные  холодильники продукты поступают с  производственных и заготовительных  холодильников в охлажденном  и замороженном видах. Поэтому на распределительных холодильниках  в основном только хранят охлажденные  и замороженные грузы. Продукты хранятся в течение длительного времени (до 3-6 мес. и более). Для грузов, отеплившихся в пути, предусматривают небольшие камеры для доохлаждения и домораживания. Емкость распределительных холодильников 500-15 000 т, а в отдельных случаях - 30 000-35 000 т.

Распределительные холодильники бывают универсальные и специализированные (для мяса, рыбы, фруктов и т.п.). В состав распределительных холодильников  часто входят цехи по производству мороженого, водного и сухого льда, цехи для фасовки и замораживания  фруктов и овощей, а также для  фасовки масла, мяса и других продуктов. Такие предприятия называют хладокомбинатами.

Кроме распределительных холодильников  существуют так называемые базисные холодильники емкостью 2000-15000 т, предназначенные  для длительного хранения охлажденных  и замороженных продовольственных  грузов.

Перевалочные холодильники. Они предназначены для кратковременного хранения продуктов в местах их перегрузки (перевалки) с транспорта одного вида на другой. Их строят в морских и  речных портах, в узлах шоссейных  и железных дорог. Характерным примером перевалочных холодильников являются портовые холодильники. Часто портовые холодильники выполняют функции  распределительных холодильников  для того района (города), в котором  они расположены.

Торговые холодильники. Для  кратковременного хранения продуктов, поступающих в торговую сеть, предназначены  торговые холодильники. Продукты на такие  холодильники поступают с распределительных  холодильников. Различают холодильники продовольственных баз емкостью 10-500 т и предприятий торговли и общественного питания (магазинов, столовых, ресторанов, кафе) емкостью до 10 т.

Продолжительность хранения продуктов на холодильниках продовольственных  баз до 10-20 дней. В холодильниках  предприятий торговли и общественного  питания создают запасы продуктов  на 1-5 дней. В них хранят продукты в широком ассортименте, но сравнительно в небольшом количестве.

Транспортные холодильники. Они предназначены для перевозок  охлажденных и замороженных пищевых  продуктов железнодорожным, автомобильным  и водным холодильным транспортом. К нему относят вагоны, секции и  поезда-холодильники (рефрижераторные  вагоны, секции и поезда), автомобили-холодильники (авторефрижераторы) и суда-холодильники (суда-рефрижераторы). В отдельных  случаях транспортные холодильники используют как заготовительные  и производственные.

Основным показателем, характеризующим  холодильник, является его емкость.

Емкость холодильника характеризуется  массой груза в тоннах, которую  одновременно можно хранить в  камерах холодильника.

В зависимости от объемной массы груза, его упаковки и способа  укладки разные продукты занимают разный объем и площадь. Так, в 1 м3 грузового  объема холодильной камеры мороженого мяса, уложенного в штабель, размещается 0,3-0,45 т, а масла, упакованного в ящики  или бочки, - 0,54-0,65 т. Для размещения одного и того же количества требуются  размеры камер для мороженого мяса в 1,5-1,8 раза больше, чем размеры  камер для масла.

Поэтому, чтобы по емкости  можно было судить о размерах холодильника, емкость принято выражать условной емкостью.

Условной емкостью называют массу груза, которую можно одновременно поместить в камерах холодильника, если бы они были загружены одним  мороженым мясом I категории стандартной  разделки в четвертинах (норма загрузки 1 м3 0,35 т).

По емкости в условных тоннах различают следующие группы холодильников: мелкие (до 10 т), малые (до 500 т), средние (до 5000 т), крупные (свыше 5000 т).

Размеры домашних холодильников  характеризуются внутренним объемом  шкафа в литрах. Емкость выпускаемых  домашних холодильников 80-240 л.

В камерах средних и  крупных холодильников рекомендуется  поддерживать следующие температуры: - 30-35° С в морозильных камерах, - 20° С в камерах хранения мороженых грузов и около 0° С в камерах охлаждения и хранения охлажденных грузов. В небольших холодильниках, где продолжительность хранения грузов, как правило, меньше, температура хранения мороженых грузов может быть несколько выше (-12-^--15°С). В холодильниках торговых предприятий, предназначенных для краткосрочного хранения продуктов перед реализацией, температуры в камерах поддерживаются около 0° С.

Ограждения холодильников  имеют такую конструкцию, которая  препятствует проникновению тепла  и влаги в помещения, где температура  ниже температуры окружающей среды. В состав всех внешних ограждений (стен, полов, потолков) введены слои эффективных тепло - и влагоизоляционных  материалов. Все охлаждаемые помещения  устраивают без окон.

По объемно-планировочным  решениям холодильники разделяют на одно- и многоэтажные.

Одноэтажные холодильники. Эти холодильники (рис.1) имеют сравнительно простую строительную конструкцию, так как основная нагрузка (от продуктов) передается непосредственно на грунт, колонны же воспринимают сравнительно небольшую нагрузку, создаваемую  верхним покрытием и продуктами, расположенными на подвесных путях. Это позволяет увеличить норму  нагрузки на 1 м2 площади пола до 5000 кг, а следовательно, и высоту камер.

 

В настоящее время в  России строят одноэтажные холодильники высотой 4,8-6 м до низа балки покрытия. Применяя более совершенные механизмы  по укладке грузов, высоту камер  одноэтажных холодильников можно  увеличить до 7-9 м. За рубежом имеются  одноэтажные холодильники высотой 8-10 м.

В мелких холодильниках, где  осуществляются небольшие грузовые операции, высота камер 3-4 м.

Стены холодильника самонесущие  или подвесные. Они, кроме собственной  массы, дополнительной нагрузки не воспринимают. Стены выполняются из сборных  железобетонных плит, кирпича или  из профилированных металлических  листов с тепловой изоляцией и  опираются на самостоятельный фундамент  или на фундаментную балку, уложенную  на выступы фундаментов колонн. Используя  профилированные металлические  листы, стены и перегородки выполняют  подвесными (они навешиваются на колонны).

Пол холодильника поднят над  уровнем головки железнодорожного рельса на высоту 1,4 м. Под низкотемпературными  камерами одноэтажных холодильников - грунт искусственно подогревают, чтобы  исключить его промерзание и  вспучивание. В отдельных случаях  одноэтажные холодильники строят с  подвалами, где поддерживают температуру  не ниже 0° С. Покрытия холодильников  плоские с тепловой изоляцией. Наружные ограждения (стены, пол, потолок) холодильников  имеют непрерывный слой тепловой изоляции.

Преимущества одноэтажных  холодильников - большой фронт грузовых работ и возможность рационального  использования комплексной механизации  погрузочно-разгрузочных работ. Наиболее целесообразно применять одноэтажные  холодильники для хранения затаренных и пакетированных продуктов. Недостатки одноэтажных холодильников - большая занимаемая площадь земельного участка и большая поверхность наружных ограждений (особенно покрытия), увеличивающих теплопритоки. Применяя совершенные средства механизации по укладке грузов, можно увеличить высоту здания и уменьшить занимаемую площадь, а также поверхность ограждений. Многоэтажные холодильники. Такие холодильники (рис.2) строят 5-6-этажными с подвалами и без них.

 

Здание многоэтажного  холодильника представляет собой железобетонный каркас, состоящий из колонн, междуэтажных перекрытий и покрытия. Снаружи каркас закрывается самонесущими стенами  и непрерывным слоем тепловой изоляции по всему наружному контуру. Нагрузка, создаваемая продуктами и  железобетонными перекрытиями, воспринимается только колоннами и через фундаменты передается грунту. Высота этажей (от пола нижнего этажа до пола следующего этажа) 4,8-5,4-6,0 м и подвального  этажа не менее 3,6 м. Расчетная полезная нагрузка на многоэтажные перекрытия 2000-3000 кгс/м2.