Холодильное оборудование. 2

1. Исходные  данные для расчета

 

1. Климатические условия

Блок холодильных  камер размещается в г.Москва, где расчетная летняя температура  равна 30  

2. Ассортимент и  суточный расход продуктов

В столовой потребляется следующее количество продуктов:

мясо и мясопродукты: 200

рыба и рыбопродукты: 160

мясные полуфабрикаты: 70

молочно-жировые  продукты: 160

фрукты, зелень и  напитки: 190  

3. Расположение  блока холодильных камер

Блок холодильных  камер размещается в подвале.  

4. Режимы хранения продуктов

мясо и мясопродукты: 0

рыба и рыбопродукты: -2℃

мясные полуфабрикаты: 0

молочно-жировые  продукты: +2

фрукты, зелень и  напитки: +4, кратность воздухообмена – 4 раза в сутки 
 

2. Определение площадей и числа охлаждаемых камер

     Для того, чтобы определить площадь холодильных  камер, сначала определяют емкость этих камер:

, кг, где 
 
 
 

Грузовая площадь  камеры вычисляется по формуле:  
 
 
 
 
 
 

Грузовая и строительная площади камеры для мяса и мясопродуктов  равны: 
 

Грузовая и строительная площади камеры для рыбы и рыбопродуктов  равны: 
 

Грузовая и строительная площади камеры для мясных полуфабрикатов равны: 
 

Грузовая и строительная площади камеры для молочно-жировых  продуктов равны: 
 

Грузовая и строительная площади камеры для фруктов, зелени и напитков равны: 
 

В соответствии с  требованиями к планировке холодильных  камер мясо и мясопродукты, рыбу и рыбопродукты, а также мясные полуфабрикаты будут храниться в одной камере, строительная площадь которой равна: Для молочно-жировых продуктов разрабатывается отдельная камера, площадью: будут храниться в отдельной камере, площадью:  

3. Расчет  толщины теплоизоляции

 

где 

коэффициент теплопроводности принятого теплоизоляционного материала,

К – рекомендуемое  значение коэффициента теплопередачи  ограждения,

толщины отдельных  слоев ограждения, м

коэф-ты теплопроводности материалов соответствующих слоев ограждения,

коэффициент теплоотдачи  с наружной стороны ограждения холодильной  камеры,

коэффициент теплоотдачи  с внутренней стороны ограждения холодильной камеры,

В связи с тем, что рассчитанная толщина тепловой изоляции редко совпадает со стандартной  толщиной теплоизоляционных пластин, ее округляют в большую сторону  до величины, кратной стандартной  толщине плит. Увеличение толщины  тепловой изоляции приводит к изменению  коэффициента теплопередачи ограждения, получившему название действительного  коэффициента теплопередачи 

, где

термическое сопротивление  слоев ограждения за исключением  слоя тепловой изоляции

термическое сопротивление  с округленной толщиной теплоизоляции

Полученное значение увеличивается на 10…20% для компенсации возможных дефектов теплоизоляционных работ и теплопритоков через тепловые мосты, не учитываемые в расчете. 
 

1. Расчет толщины  теплоизоляции наружных стен (рассчитывается для камеры с наименьшей температуры, т.е. для камеры с t=0 (для хранения мяса, рыбы, мясных полуфабрикатов). Коэффициент теплопередачи К=0,46 (т.к. t=0)

 

Конструкция наружной стены: 

1 –  кирпичная кладка: 510 мм;

2 –  слои штукатурки цементной: 10 мм;

3 –  битум нефтяной: 7 мм; 

4 – теплоизоляционный материал (пенопласт ПС-4):

5 –  паро-, гидроизоляция (рубероид): 6 мм;

Коэффициент теплоотдачи  поверхности наружной стены, принимается равным т.к. блок холодильных камер расположен в подвальном помещении.

Для внутренней поверхности  наружных стен (со стороны холодильной  камеры) значение коэффициента теплоотдачи  составляет для камер без принудительной вентиляции воздуха и для камер с приточно-вытяжной вентиляцией.  

=0,067 м 
 
 
 
 
 
 

2. Расчет толщины  теплоизоляции внутренних стен и перегородок в тамбур (рассчитывается для камеры с наименьшей температуры, т.е. для камеры с t=0 (для хранения мяса, рыбы, мясных полуфабрикатов). Коэффициент теплопередачи К=0,58 (т.к. t=0)

 

Конструкция внутренних стен и перегородок в тамбур:  

1 –  кирпичная кладка: 250 мм;

2 –  слои штукатурки цементной: 10 мм;

3 –  паро-, гидроизоляция (рубероид): 6 мм;

4 –  теплоизоляционный материал (пенопласт  ПС-4):  
 

=0,055 м 
 
 
 
 
 

3. Расчет толщины  теплоизоляции перегородок между камерами для молочно-жировых продуктов и камеры для фруктов, зелени, напитков. Коэффициент теплопередачи принимается равным .

 

Конструкция перегородок  между камерами:  

1 –  кирпичная кладка: 120 мм;

2 –  слои штукатурки цементной: 10 мм;

3 –  паро-, гидроизоляция (рубероид): 6 мм;

4 –  теплоизоляционный материал (пенопласт  ПС-4): ?  

=0,064 м 
 
 
 
 
 

4. Расчет толщины  теплоизоляции перекрытия. Температура в камере t=0

Коэффициент теплопередачи  перекрытия равен . 

Конструкция перекрытия: 

1 – чистый пол из мозаичных бетонных плит:

2 – бетонная стяжка:

3 – железобетонная плита:

4 – пароизоляция (рубероид):

5 – теплоизоляция (ПС-4):

6 – штукатурка цементная:  
 

=0,059 м толщина слоя теплоизоляции принимается равной 60 мм 
 

5. Коэффициент теплопередачи  пола.

 

Конструкция пола:

1 –  чистый пол из мозаичных бетонных  плит:

2 –  бетонная стяжка:

3 –  бетонная подготовка:

4 –  гидроизоляция (рулонная):

5 –  уплотненный грунт со щебнем 

Блок холодильных  камер располагается в подвальном помещении, поэтому коэффициент  теплопередачи принимается равным  

4. Калорический  расчет блока холодильных  камер

 

Суммарные теплопритоки в холодильную камеру определяются уравнением: ,  
 
 
 
 

1. Теплопритоки  через ограждения определяются как сумма теплопритоков через наружные и внутренние стены, перегородки в тамбур и смежные камеры, перекрытия и полы холодильных камер.

Суммарные теплопритоки через ограждения определяется как:

, где

- теплопритоки, обусловленные  разностью температур, Вт;

- теплопритоки от солнечной радиации, Вт. 

 

- расчетный коэффициент теплопередачи ограждения,

F – площадь поверхности ограждения,

- температура  воздуха (или грунта) внешней поверхности  ограждения,

- температура  воздуха внутри охлаждаемого  помещения, 

Блок холодильных  камер находится в подвальном помещении, поэтому теплоприток  от солнечной радиации не учитываются.

Теплоприток через  пол 

 – условный  коэффициент теплопередачи соответствующей  зоны пола,

- площадь зоны  пола,

- температура наружного воздуха,

- температура  воздуха внутри камеры,  

2. Теплопритоки  от продуктов

Суммарное количество теплоты, необходимое для охлаждения продуктов и тары, определяется по формуле: , где

- количество теплоты,  требуемое для охлаждения продуктов,  Вт;

- количество теплоты,  требуемое для охлаждения тары, Вт. 

, где

суточное поступление (расход) продуктов в холодильную  камеру,;

m – коэффициент, учитывающий срок хранения продуктов;

- энтальпия продуктов  при температуре поступления  в холодильную камеру, ;

- энтальпия продуктов  при температуре хранения,

, где

суточное поступление  тары в холодильную камеру, ;

 – удельная массовая теплоемкость материала тары, ;

 – температура тары, соответствующая температуре поступающего продукта, ;

 – температура тары, соответствующая температуре хранения продукта в холодильной камере,

Суточное поступления  тары в холодильную камеру зависит  от суточного расхода продукта и  материала тары: , где

n – коэффициент, учитывающий материал тары 

3. Теплопритоки  от вентиляционного воздуха

Количество теплоты, отводимое от вентиляционного воздуха, определяется по формуле: , где 

- плотность  воздуха при соответствующей  температуре и относительной  влажности, 

- кратность  воздухообмена;

- энтальпия наружного  воздуха, 

- энтальпия воздуха  в охлаждаемой камере,

Кратность воздухообмена  для камеры хранения фруктов и  овощей определяется как  

"1" start="4">

Эксплуатационные  теплопритоки

При расчете данного  вида теплопритоков блоков холодильных  камер принимают суммарную величину эксплуатационных теплопритоков , равную 10…40% величины теплопритоков через ограждения и вентилируемого воздуха :  

5. Теплопритоки  от за счет дыхания продуктов

, где

- теплота экзотермического  дыхания продуктов,  
 

5. Теплопритоки  в камеру для мяса, мясопродуктов, рыбы, рыбопродуктов и  мясных полуфабрикатов

 

1. Теплопритоки  через ограждения

Стена 1: =0,51

Стена 2: =0,6

Стена 3: =0,6

Стена 4: =0,6

Стена 5: =0,47 

Пол: =0,23 

Перекрытие: =0,58 
 
 
 

2. Теплопритоки  от продуктов

Мясо и мясопродукты (

=22,22 Вт

Рыба и рыбопродукты ():

=31,33 Вт

Полуфабрикаты ():

=12,96 Вт

66,51 Вт 

Суточное поступление  тары в камеру: считаем, что половина продуктов поступает в картонной таре, половина – в пластмассовой таре.

Мясо и рыба:

Материал тары –  картон (n=0,1; m=0,6):

Материал тары –  пластмасса (n=0,2; m=0,6):

Полуфабрикаты:

Материал тары –  картон (n=0,1; m=1,0):

Материал тары –  пластмасса (n=0,2; m=1,0):

Т.е. вес картонной тары: кг; вес тары из пластмассы: кг

Теплоемкость тары из картона равна =700 ; из пластмассы: =500

0,93 Вт

1,32 Вт

  
 
 

3. Эксплуатационные  теплопритоки

 
 

Теплопритоки в  камеру для хранения мяса, рыбы и  п/ф равны:  
 

6. Теплопритоки  в камеру для молочно-жировых  продуктов

 

1. Теплопритоки  через ограждения

Стена 1: =0,5

Стена 2: =0,47

Стена 3: =0,47

Стена 4: =0,6 

Пол: =0,23

Перекрытие: =0,64 
 
 

2. Теплопритоки  от продуктов

m=1,0;

58,70 Дж

Суточное поступление  тары в камеру: считаем, что половина продуктов поступает в картонной  таре, половина – в пластмассовой  таре. 

Материал тары –  картон (n=0,1; m=0,6):

Материал тары –  пластмасса (n=0,2; m=0,6):  

Теплоемкость тары из картона равна =700 ; из пластмассы: =500

 0,39 Вт

 0,56Вт

  
 
 

3. Эксплуатационные  теплопритоки

 
 

Теплопритоки в  камеру для хранения молочно-жировых продуктов равны:  
 

7. Теплопритоки  в камеру для фруктов, зелени и напитков

 

1. Теплопритоки  через ограждения

Стена 1: =0,5

Стена 2: =0,63

Стена 3: =0,63

Стена 4: =0,63

Стена 5: =0,47 

Пол: =0,23 

Перекрытие (часть 1): =0,7 
 
 
 
 

2. Теплопритоки  от продуктов

Фрукты, овощи:

Вт

Суточное поступление  тары в камеру: считаем, что 50 кг продуктов поступает в стеклянной таре, 90 кг – в картонной таре и 50 кг – в полиэтиленовой таре. 

Материал тары –  стекло (n=1,0; m=0,4):

Материал тары –  картон (n=0,1; m=0,4):

Материал тары –  полиэтилен (n=0,2; m=0,4):  

Теплоемкость тары из стекла равна =650 ; из картона - =700 ; из пластмассы - =500

 0,9 Вт

 0,18 Вт

0,14 Вт 

  

3. Теплопритоки  от вентиляционного воздуха

 

; 

;  
 

4. Эксплуатационные  теплопритоки

 
 

5. Теплопритоки за счет дыхания продуктов (считаем, что продуктов растительного происхождения в камере 120 кг)

, где

- теплота экзотермического  дыхания продуктов,  
 

Теплопритоки в  камеру для хранения фруктов, напитков и зелени равны:  
 

8. Суммарные теплопритоки в блок холодильных камер

 
 
 

Холодопроизводительность  холодильной машины определяется по зависимости:  
 

- суммарная тепловая  нагрузка на все  камеры блока,  Вт;

- коэффициент,  учитывающий потери в трубопроводах  и аппаратах холодильной машины;

- коэффициент рабочего  времени, .

Принимаем , а  
 
 

 марка холодильной  машины – АК-ФВ6  
 

9. Определение площадей и числа  испарительных батарей

 
 

- суммарные теплопритоки  в холодильную  камеру, Вт;

- коэффициент теплопередачи  испарительной батареи, 

- разность между  температурой воздуха в холодильной  камере и температурой кипения  холодильного агента,  

Для испарительных  ребристых батарей (ИРСН) принимается:

- для камер без приточно-вытяжной вентиляции:

- для камер с приточно-вытяжной вентиляцией:

Расчетная разность температур принимается равной 11. 

Число испарителей  в каждой камере определяется по формуле:

, где

- теплопередающая  поверхность одной  испарительной батареи  марки ИРСН,  
 

Принимаем испаритель марки ИРСН -10 

Камера для мяса, рыбы и мясных полуфабрикатов 
 
 

Камера для молочно-жировых  продуктов 
 
 

Камера для молочно-жировых  продуктов 
 
 
 

10. Определение расхода охлаждающей  среды для конденсатора холодильной машины

 
 
 

С – теплоемкость окружающей среды, ;

Ne – эффективная мощность компрессора, Вт, Ne=3,0 кВт (для компрессора холодильной машины марки АК-ФВ6)

- плотность окружающей  среды, 

- разность температур,

Для воздуха: С=1003