Выбор и обоснование режимов холодильной обработки продуктов

     ВВЕДЕНИЕ 
 

     Безопасность  продуктов питания продолжает оставаться  важным аспектом и правильное использования  холода – надежный инструмент ее поддержания. В развивающихся странах, для  которых характерно отсутствие нужного  оборудования, это положения должно быть улучшено. При этом не так важна конструкция оборудования, как его правильное применение. Поэтому необходимо распространение знаний о том , какая опасность может исходить от пищевых продуктов и как этого избежать.

     Правильное  понимание опасности, связанной с неохлажденными и охлажденными продуктами питания в сочетании с обучением основным гигиеническим процедурам, могут предотвратить миллионы случаев заболевания и многие тысячи смерти. Правильное охлаждение поможет обеспечить адекватным питанием многие миллионы людей, так как сокращает пищевых потери. Охлаждение, безусловно, создает будущее.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.  Техническое обоснование проекта 

1.1  Привязка к городу 
 

          Атырауская область расположена по северу и севера- востоке побережья каспийского моря. Образована 15 января 1938 года. площадь 261,3тысяч км.².   делится на 9 районов, имеет 2 города – Атырау и форт Шевченко – и 14 поселков городского типа.

     Большая часть территории области представляет неизменность, и только по крайнем  юга-востока и на полуострове Мангышлак поднимаются невысокие горы. В недавнем геологическом прошлом неизменность была покрыта водами Каспийского моря. Поверхность Атырауской области сложена морскими осадками засоленными глинами, песками.

     Климат  континентальный, с умеренно холодной зимой (январь-6°,-10°С) и жарким летом (июль24°,26°С) с максимумом до 40°С и выше. Годовое количество осадков от 200мм на севере и до 100мм на юго-востоке. Снежный покров неустойчив это позволяет держать скот зимой на подножном корму. Весна короткая с быстрым нарастанием тепла, вегетационный период довольно длинный благодаря медленному снижению температуры осенью.   
 

   
 
 
 

   1.2  Выбор и обоснование режимов  холодильной обработки продуктов.

   1.3 Выбор и обоснование режимов холодильной установки.

     Рабочий режим холодильной установки  характеризуется температурами  кипения , конденсации, переохлаждения (жидкого хладагента перед регулирующим вентилем), всасывания (пара на входе  в компрессор).

     Температура кипения хладагента принимают в  зависимости от температуры воздуха в камере. При непосредственном охлаждении температура кипения обычно на 7-10°С ниже температуры воздуха в камере

                                    

                                  

     Температура конденсации в конденсаторах, охлаждаемых водой, зависит от температуры и количество подаваемой воды. Оптимально можно считать температуру конденсации которая на 3-5°С выше температуры воды, отходящей с конденсатора 

                                

     Температура переохлаждения хладагента перед регулирующим вентилем выше температуры подаваемой в переохладитель воды на 3-5°С

                               

     Для исключения влажного хода компрессора  пар перед компрессором  перегревается. Для машин работающих на аммиаке, безопасность работы обеспечивается при перегреве пара на 5- 15°С

     

; 
 
 
 
 
 

   1.4 Выбор холодильного агента

           В качестве холодильного агента в данной холодильной установке  принимаем аммиак. Аммиак (R717) газ без цвета, с резким удушливым запахом, вредный для организма человека. Допустимая концентрация в воздухе 0,02 мг/м³. Пребывание человека в течении нескольких минут в помещении с концентрацией аммиака в воздухе 0,5-1% приводит к смерти. При концентрации 15-28% взрывоопасен. Пары аммиака легче воздуха, не реагируют на черные металлы, алюминий и фосфористую бронзу, но в присутствии влаги разрушают цинк, медь и ее сплавы. Хорошо растворяется в воде, в масле практически не растворяется. Нормальная температура кипения минус 33,3⁰С, критическая температура 132,4⁰С, температура замерзания минус 77,7⁰С 

   1.5 Выбор схемы холодильной установки 
 

   2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

   2.1 Расчет вместимости площадей и составление планировки холодильника 

   Определяем условную вместимость камер хранения груза «Рыба завода» с производительностью пять тонн в две смену, расположенного в городе Кульсаре.

   Расчет  вместимости,

   рыба  мороженная жирная   М_пост.=5·0,60=3 тонн.

   рыба  мороженая тощая      М_пост.=5·0,40=2 тонн. 
 
 
 
 

   Определяем  суточное поступление грузов,

   рыба  мороженная жирная   М_пост.=3·2=6 т/сут.

   рыба  мороженая тощая      М_пост.=2·2=4 т/сут.

              Работает в две смену.

     рыба мороженная жирная  Е_д =6·30=180 т.

   рыба  мороженая тощая    Е_д =4·30=120 т.

   Рыба  мороженное хранятся в камере 30 суток , еще добавим соленных  жирных рыб.

           Определяем грузовой объем камеры,

     Рассчитываем  грузовой объем камер хранения, м³

     

     где Е_д – условная емкость холодильника, т;

       q_v  - норма загрузки, т/м³ ;

     Определяем  грузовую площадь камер, непосредственно занятую грузом,

        

     h_гр. – грузовая высота или высота штабеля, м. 

     _.  

     β_F –коэффициент использования строительной площади камер, учитывающий проход и проезды в камерах, отступы от стен, колонн, оборудования, расстояния между штабелями, площадь, занимаемую колонами и оборудованием.

     Определяем  число строительных прямоугольников,

        

     где f – строительная площадь одного прямоугольника, принимаем f=72 м² .

 

     

     Рассчитываем  для камеры хранения мороженных жирных рыб,

     Принимаем h_гр.=3,8м, β_F.=0,75.

      = 180/0,47=383м³.

      = 383/3,8=100м².

      _. =100/0,75=133м².

         = 133/72=1,8 ≈2.

       Рассчитываем для камеры хранения мороженных тощих рыб,

      = 120/0,47=255м³.

      = 255/3,8=67м².

      _. =67/0,75=89м².

         = 89/72 ≈2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   2.2 Расчет изоляции 

   Расчет  изоляции для наружных стен, 

     
 
 
 

1. штукатурка  сложным раствором на металлической  сетке.
2. Жестки пенополиуритан РИПОР.
3. Пароизоляция -2 слоя  гидроизола на битумной мастике.
4. Штукатурка цементно-песчаная.
5. Кладка кирпичная на цементном растворе.
6. Штукатурка сложным раствором.

 

t_ср.г.= 8,5ºC.                             δ₁ =0,02м.                λ₁=0,98 Вт/м ² ·К.

t_в.= -25ºC.                                δ₃ =0,004м.              λ₃=0,3 Вт/м ² ·К.    

k₀ =0,23Вт/м ² ·К.                   δ₄ =0,02м.               λ₄=0,93 Вт/м ² ·К.

ά _н.=23 Вт/м ² ·К.                  δ₅ =0,38м.                λ₅=0,81 Вт/м ² ·К.

ά_в.=8 Вт/м ² ·К.                     δ₆ =0,02м.               λ₆=0,93 Вт/м ² ·К.

λ_из.=0,03 Вт/м ² ·К. 

Определяем  толщину изоляционного слоя,

; 

δ_из=0,03·[1/0,23-(0,043+0,02/0,98+2·0,02/0,93+0,004/0,3+0,38/0,81+0,125)]=0,03·3,69=0,110м=110мм.

Принимаем действительный δ_из =150мм.(1 слой по 100 и 1 по 50). 

Определяем  действительный коэффициент теплопередачи,

;

k_д =1/(0,61+0,150/0,03)=0,18 Вт/м ² ·К. 
 
 
 
 

   Определяем  толщину изоляционного слоя для  перегородки,        
 

        
 
 

1- штукатурка  сложным раствором на металлической  сетке.

2- жестки  пенополиуритан  РИПОР.

3-  Пароизоляция -2 слоя  гидроизола на битумной мастике.

4- Штукатурка  цементно-песчаная.

5- Кладка  кирпичная на цементном растворе.

6. Штукатурка сложным раствором.

 

t_ср.г.= 8,5ºC.                             δ₁ =0,02м.                λ₁=0,98 Вт/м ² ·К.

t_в.=25ºC.                             

t_р.л. =33ºC.                        δ₃ =0,004м.              λ₃=0,3 Вт/м ² ·К.    

k₀ =0,28Вт/м ² ·К.                   δ₄ =0,02м.               λ₄=0,93 Вт/м ² ·К.

ά _н.=9 Вт/м ² ·К.                  δ₅ =0,125м.                λ₅=0,81 Вт/м ² ·К.

ά_в.=11 Вт/м ² ·К.                     δ₆ =0,02м.               λ₆=0,93 Вт/м ² ·К.

λ_из.=0,03 Вт/м ² ·К. 
 
 

Определяем  толщину изоляционного слоя,

; 
 

δ_из=0,03·[1/0,28-(0,1+0,02/0,98+2·0,02/0,93+0,004/0,3+0,125/0,81+0,09)]=0,03·2,94=0,088м=88мм.

Принимаем действительный δ_из =100мм.(1 слой по 100мм). 

Определяем  действительный коэффициент теплопередачи,

;

k_д =1/(0,56+0,100/0,03)=0,25 Вт/м ² ·К. 

     Определяем  толщину  изоляционного слоя для  покрытия, 

 
 
 
 

1- 5 слоев  гидроизола на битумной мастике.

2- Стяжка  из бетона по металлической  сетке.

3-  Пароизоляция слой пергамина.

4- жестки пенополиуритан РИПОР.

5- Железобетонная  плита покрытия. 

t_ср.г.= 8,5ºC.                             δ₁ =0,012м.                λ₁=0,3 Вт/м ² ·К.

t_в.= -25ºC.                             

t_р.л. =35,72ºC.                        δ₂ =0,004м.              λ₂=1,86 Вт/м ² ·К.    

k₀ =0,4Вт/м ² ·К.                   δ₃ =0,001м.               λ₃=0,15 Вт/м ² ·К.

ά _н.=23 Вт/м ² ·К.                  δ₅ =0,035м.                λ₅=2,04 Вт/м ² ·К.

ά_в.=7 Вт/м ² ·К.                     δ₄ =?                         λ₄=0,03 Вт/м ² ·К. 

Определяем  толщину изоляционного слоя,

; 

δ_из=0,03·[1/0,4-(0,043+0,012/0,3+2·0,04/1,86+0,001/0,15+0,035/2,04+0,142)]=0,03·2,244=0,067м=67мм.

Принимаем действительный δ_из =100мм.(1 слой по 100мм). 

Определяем  действительный коэффициент теплопередачи,

;

k_д =1/(0,261+0,100/0,03)=0,27 Вт/м ² ·К. 
 
 
 
 

   Определяем  толщину изоляционного слоя для  пола, 

     
 
 
 

1. монолитное  бетонное покрытие из тяжелого бетона.
2. армобетонная стяжка.
3. Пароизоляция (слой пергамина).
4. Плитная теплоизоляция.
5. цементно-песчаный раствор.
6. уплотненный песок.
7. бетонная подготовка с электронагревателями.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

t_ср.г.= 8,5ºC.                             δ₁ =0,012м.                λ₁=0,3 Вт/м ² ·К.

t_в.= -25ºC.                             

t_р.л. =35,72ºC.                        δ₂ =0,004м.              λ₂=1,86 Вт/м ² ·К.    

k₀ =0,41Вт/м ² ·К.                   δ₃ =0,001м.               λ₃=0,15 Вт/м ² ·К.

ά _н.=0                                     δ₅ =0,035м.                λ₅=2,04 Вт/м ² ·К.

ά_в.=7 Вт/м ² ·К.                     δ₄ =?                         λ₄=0,2Вт/м ² ·К.

                                            δ₆=1,35м.                λ₆=0,58 Вт/м ² ·К.  
 

Определяем  толщину изоляционного слоя,

; 

δ_из=0,2·[1/0,41-(0,04+0,1/1,4+1/6)]=0,2·2,172=0,434м=434мм.

Принимаем действительный δ_из =100мм.(1 слой по 100мм). 

Определяем  действительный коэффициент теплопередачи,

;

k_д =1/(0,267+0,434/0,2)=0,41Вт/м ² ·К. 

   Определяем  толщину изоляционного слоя для  перегородки,        
 

        
 
 

1- штукатурка  сложным раствором на металлической  сетке.

2- жестки  пенополиуритан  РИПОР.

3-  Пароизоляция -2 слоя  гидроизола  на битумной мастике.

4- Штукатурка  цементно-песчаная.

5- Кладка  кирпичная на цементном растворе.

6.         Штукатурка сложным раствором.

 

t_ср.г.= 8,5ºC.                             δ₁ =0,02м.                λ₁=0,98 Вт/м ² ·К.

t_в.=-25ºC.                             

t_р.л. =33ºC.                        δ₃ =0,004м.              λ₃=0,3 Вт/м ² ·К.    

k₀ =0,22Вт/м ² ·К.                   δ₄ =0,02м.               λ₄=0,93 Вт/м ² ·К.

ά _н.=23 Вт/м ² ·К.                  δ₅ =0,125м.                λ₅=0,81 Вт/м ² ·К.

ά_в.=8 Вт/м ² ·К.                     δ₆ =0,02м.               λ₆=0,93 Вт/м ² ·К.

λ_из.=0,03Вт/м ² ·К. 
 
 
 
 
 
 

Определяем  толщину изоляционного слоя,

; 
 

δ_из=0,03·[1/0,22-(0,043+0,02/0,98+2·0,02/0,93+0,004/0,3+0,125/0,81+0,125)]=0,03·3,99=0,120м=120мм.

Определяем  действительный коэффициент теплопередачи,

;

k_д =1/(0,51+0,120/0,03)=0,047 Вт/м ² ·К. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.3 Тепловой расчет 

     Нагрузку  на камерное оборудование определяют как сумму всех теплопритоков в данную камеру, так как камерное оборудование должно обеспечить отвод теплоты при самых неблагоприятных условиях.

     При определении этой нагрузки учитывают  следующие теплопритоки: через ограждающие конструкции помещения Q₁ ;от продуктов или материалов при их холодильной обработке Q₂; с наружным воздухом при вентиляции Q₃ ; от различных источников при эксплуатации камер Q₄ ; от фруктов и овощей  в процессе «дыхания», необходимом для жизнедеятельности клеток  Q₅; 

       ;

      

       Теплопритоки через ограждающие  конструкции  определяют как  сумму теплопритоков, вызванных  наличием разности температур  с наружи ограждения и внутри  охлаждаемого помещения  Q_1Т, а также теплопритоков в результате воздействия солнечной радиации Q_1С через покрытия и наружные стены;

     

       Теплопритоки через стены, перегородки,  перекрытия или покрытия рассчитывают  по формуле,

      ;

     где k_д- действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м²·K;

     F- расчетная площадь поверхности ограждения, м² ;

       t_н- расчетная температура воздуха с наружной стороны ограждения, ºC;

     t_в- расчетная температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, ºC.(стр.56, Явнель.)

       При расчете теплопритоков через  внутренние ограждения, выходящего  в неохлаждаемые помещения, температурный  напор принимают как часть  расчетной разности температур  для наружных стен; 0,7·(t_н-t_в), если помещения сообщаются с наружным воздухом, и 0,6·(t_н-t_в), если не сообщаются.

       Теплопритоки от солнечной радиации  через наружные стены и покрытия  холодильников определяют по  формуле,

      ;

     где Δt_с.р.- избыточное разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время,ºC.

       Расчеты сводим  в таблицу.