Выбор задач по вариантам

№ вар	Номера задач
	1. Охлаждение пищ. пр-в	2. Замораживание пищ. пр-в
1.	1; 8;15; 26	1;9;20;28
2.	2;13;21;28	2;12;22;29
3.	3;6;18;29	2;8;18;28
4.	5;12;19;30	3;13;23;30
5.	8;10;16;28	8;16;23;29
6.	4;17;22;27	5;14;19;26
7.	7;14;19;28	5;7;11;22
8.	3;11;18;27	6;10;17;25
9.	1;9;20;28	3;15;19;24;
10.	5; 9; 27;30	8;10;16;28
11.	4;13;21;29	4;8;14;19
12.	12;17;18;27	2;6;18;20
13.	4;21;15;22	3;6;18;29
14.	2;12;22;29	7;15;24;30
15.	10;19;25;28	6;16;23;29;
16.	5;14;19;26	1;7;13;20
17.	6;10;17;25	5; 9; 27;30
18.	7;15;24;30	1; 8;15; 26
19.	8;16;23;29	1;6;15;22
20.	2;8;18;28	7;14;19;28
21.	3;13;23;30	12;17;18;27
22.	5;7;11;22	4;17;22;27
23.	2;6;18;20	5;12;19;30
24.	3;15;19;24;	2;9;17;26
25.	4;8;14;19	6;22;16;29
26.	6;16;23;29;	4;13;21;29
27.	1;7;13;20	3;11;18;27
28.	2;9;17;26	2;12;19;30
29.	1;6;15;22	2;13;21;28
30.	2;12;19;30	4;21;15;22

3. Расчет оборудования камеры однофазного замораживания мяса с вынужденным движением воздуха

Исходные данные. Камера однофазного замораживания мяса обору­дована воздухоохладителями с системой воздухораспределения типа «ложный потолок».

№ вар	Производительность камеры G, т/сут	Темпер. воздуха в камере tпм,°С	Продолжительность цикла замо­раживания ц, ч	Темпер. поступления мяса tnoc,°С	Конечная темпер. в центре бедра tкон.ц,°С	Темпер. окружающей среды tо.с,°С	Высота камеры Нкам, м
1.	1,5	-38	14	34	-32	30	5,5
2.	3	-32	16	32	-24	28	6
3.	5	-30	18	30	-22	26	6,5
4.	7,5	-28	22	28	-17	24	5
5.	10	-26	24	26	-19	22	5,5
6.	12	-24	28	24	-16	20	6,5
7.	15	-22	27	22	-18	18	5
8.	18	-20	24	20	-16	16	6,5
9.	20	-30	26	18	-25	14	6
10.	22	-28	28	16	-21	12	7
11.	25	-26	25	15	-14	24	5,5
12.	38	-25	22	14	-16	22	6,5
13.	30	-24	28	12	-18	20	7
14.	32	-22	27	24	-22	18	5,5
15.	35	-20	26	22	-24	16	7,5
16.	40	-30	30	20	-21	14	6
17.	45	-28	28	18	-20	12	5,5
18.	48	-26	25	16	-19	20	7
19.	50	-28	24	14	-16	18	6,5
20.	55	-28	26	12	-17	16	5,5
21.	60	-26	20	24	-18	14	5,5
22.	64	-26	22	22	-16	12	6,5
23.	68	-24	20	20	-17	24	5
24.	72	-24	22	18	-18	22	6,5
25.	75	-22	24	16	-16	20	6
26.	80	-22	24	24	-14	18	7
27.	85	-20	25	22	-15	16	5,5
28.	90	-20	25	20	-14	14	6,5
29.	95	-18	26	18	-12	12	7
30.	100	-18	26	16	-10	20	5,5

Цель расчета. Определить вместимость камеры и ее размеры, при­веденный коэффициент теплоотдачи от замораживаемого мяса, ско­рость движения воздуха в зоне бедренной части полутуши, скорость выхода воздуха из щелевых сопел, число сопел, объемный расход воз­духа через камеру, тепловую нагрузку на холодильное оборудование ка­меры, число воздухоохладителей, соответствие вентиляторов воздухо­охладителей требуемому режиму эксплуатации камеры.

Методика расчета. Продолжительность замораживания мяса мень­ше времени цикла на период загрузки и выгрузки мяса _з:

 = _ц - _з

Для камеры замораживания мяса периодического действия производительностью 15...30 т/сут можно принять продолжительность за­грузки и выгрузки _з = 2 ч. Тогда продолжительность замораживания мяса

 = 32-2 = 30 ч.

Вместимость камеры

Строительная площадь камеры (м²)

где g_f – норма загрузки камеры мясом в полутушах, размещенных на подвесных путях, т/м²; принимаем g_f = 0,25 т/м².

Длину подвесных путей можно определить из нормы нагрузки:

где g₁ – норма загрузки подвесных путей мясом в полутушах, т/м; принимаем g₁ = 0,28 т/м.

Принимаем ширину камеры равной В_кам = _____м, а длину L_кам = _____м. Размещаем подвесные пути с учетом отступа от колонн 0,5 м и минимальным расстоянием между подвесны­ми путями l_min = 0,9 м. В этом случае рабочая часть одной нитки подвесного пу­ти будет составлять:

l_раб1 = L_кам - 2l_min = - = м,

По ширине камеры можно расположить п = ниток (рис. 7.1). Действительная вместимость камеры составит М_Д, (т):

Действительная строительная площадь камеры F_{кам.д ,}(м²) :

F_кам.д = L_кам  В_кам =

Действительная производительность камеры замораживания дос­тигнет G_Д, (т/сут):

Чтобы продолжительность однофазного замораживания мяса со­ставила  = ч при температуре воздуха в камере t_пм = С, следует создать необходимую скорость движения воздуха в зоне бедренной час­ти полутуши w_б. С этой целью определим приведенный коэффициент теплоотдачи от поверхности полутуши к воздуху:

где: с₀, с_з – удельная теплоемкость, соответственно, охлажденного и замороженного мя­са, (c₀ = 3300 Дж/(кгК), с_з = 2500 Дж/(кгК));

с_w – удельная теплоемкость, учитывающая долю вымораживаемой воды (с_w = 11400 Дж/(кгК));

_м – плотность мяса (_м = 1050 кг/м³);

_м – толщина бедренной час­ти полутуши (для полутуш крупного рогатого скота массой 80...90 кг _м = 0,20...0,25 м);

t_пос – начальная температура мяса;

t_кр – криоскопичиская температура (для мяса t_кр = -1 С);

t_кон.ц - конечная температура мяса в центре бедра.

Принимая, что коэффициент теплоотдачи при испарении воды в процессе однофазного замораживания в камере с воздушной системой охлаждения составляет _и = 1,5...2,0 Вт/(м²К), находим значение конвективного коэффициента теплоотдачи:

_к = _пр - _и = - = Вт/(м²К).

При расчете скорости движения воздуха в зоне бедренной части w_б используем уравнение подобия для теплообмена полутуши:

где: _в – теплопроводность воздуха, Вт/(мК), принимается в зависимости от температуры воздуха в камере t_пм (см. приложение 1);

v_в – кинематический коэффициент вязкости воздуха, м²/с, также принимается в зависимости от t_пм (см. приложение 1).

Скорость движения воздуха в зоне бедренной части w_б, (м/с):

Воздух в камеру поступает через щелевые сопла ложного потолка. Длина сопла l_s = 0,6 м, а ширина 2b₀ = 40 мм. Расстояние между со­плами принимаем l_р = 0,2 м.

Скорость воздуха на выходе из щелевого сопла w₀, (м/с), определяем по формуле:

где: а_т – коэффициент турбулентной структуры струи (для плоского сопла а_т = 0,12);

l_б – расстояние от сопла до бедренной части полутуши (l_б = 1,1 м.);

b₀ – ширина сопла (b₀ = 0,02 м.).

В камере конструктивно предусматриваем девять рядов сопел вдоль одной длинной стены с окном для возврата воздуха к воздухоохладите­лям. Каждый ряд сопел располагаем на участке, соответствующем дли­не подвесного пути. Таким образом, в одном ряду размещаем

n_s1 = l_раб1/(l_s + l_р) =

Общее число сопел n_s ,(шт.):

n_s = 9 n_s1 =

Сечение одного сопла f_s, (м²):

f_s = l_s2 b₀ =

Общее живое сечение всех сопел камеры F_щ , (м²):

F_щ = n_s f_s =

Объемная подача воздуха V₀ , (м³/с):

V₀ = F_щ w₀ =

Общий теплоприток в камеру Q_о (Вт), складывается из теплопритоков через ограждающие конструкции Q₁, от замораживаемого мяса Q₂ и эксплуа­тации оборудования Q₃:

Q_о = Q₁ + Q₂ + Q₃.

Теплоприток Q₁ (Вт) через ограждающие конструкции камеры складывается из теплопритоков исходящих от наружной стены, от стены с коридором, от обогреваемого пола и от перекрытия:

Q₁ = k₁B_камН_кам(t_о.с – t_пм) + k₂B_камН_кам(t_к – t_пм) + k₃B_камL_кам(t_пол – t_пм) + k₄ B_камL_кам (Δt_с – t_пм) =

где: k₁ – коэффициент теплопередачи ограждения от наружной стены, k₁ = 0,20 Вт/(м²К);

k₂ ­– коэффициент теплопередачи ограждения от внутренней с коридором стены, k₂= 0,22 Вт/(м²К);

k₃ – коэффициент теплопередачи ограждения от обогреваемого пола k₃ = 0,23 Вт/(м²К);

k₄ – коэффициент теплопередачи от покрытия k₄ = 0,17 Вт/(м²К);

Н_кам ­– высота камеры, м (выбирается из задания);

В_кам – ширина камеры, м;

L_кам – ширина камеры, м;

t_о.с – температура воздуха окружающей среды, ˚С (выбирается из задания);

t_пол – температура обогреваемого пола, t_пол= 2 °С;

Δt_c – избыточная разность температур от солнечной радиации, Δt_c = 18 ˚С;

Теплоприток от замораживаемого мяса (кВт):

где: К – коэффициент, учитывающий неравномерность теплопритока от продукта в про­цессе замораживания в камере периодического действия (К = 1,4... 1,7);

i_пост – удельная энтальпия поступающего мяса принимается в зависимости от t_пос (см. приложение 3), кДж/кг;

i_вып – эн­тальпия замороженного мяса, при конечной среднеобъемной температуре t_к = - 20 ˚С (см. приложение 3), кДж/кг.

Эксплуатационные теплопритоки (кВт) от двигателей вентилято­ров принимаем ориентировочно:

Q₃ = А F_кам.д =

где: А — коэффициент, учитывающий мощность электродвигателей в камере холодиль­ной обработки, А = 0,1...0,2 кВт/м².

Тепловую нагрузку на камерное оборудование определяем по формуле???:

Q_о =

Площадь теплообменной поверхности воздухоохладителей (м²):

где: k₀ – коэффициент теплопередачи воздухоохладителя (см. приложение 4), Вт/(м²К);

₀ – температурный напор, принимаем в пределах 6... 10 К.

Принимаем к установке в камере воздухоохладители _____________ (см. приложение 11). Воздухоохладитель имеет площадь теплообмен­ной поверхности f_во = _____ м², шаг оребрения t_р = _____ мм, шаг между трубами s_p = _____ мм, диаметр вентилятора d_вен = _____ м, мощность элек­тродвигателя одного вентилятора N_вен = _____ кВт, число вентиляторов n_вен = ____шт, общая объемная подача вентиляторов V_вен = ______ м³/ч. Га­баритные размеры воздухоохладителя: длина l_во = ______ мм, ширина b_во=________ мм, высота h_во = _______ мм, масса m_во = ______ кг.

Тогда число ус­тановленных воздухоохладителей n_во, (шт):

Принимаем к установке ____ воздухоохладителей.

Суммарная объ­емная подача V_c, (м³/с) всех вентиляторов воздухоохладителей:

V_c = n_во V_вен

Действительная тепловая нагрузка Q_Д, (кВт) на камерное оборудование со­ставляет:

Q_Д = Q₁ + Q₂ + n_вен N_вен

Площадь теплообменной поверхности установленных воздухоохла­дителей соответствует расчетному значению Q₀ .

Размещение в камере подобранных воздухоохладителей показано на рис. 7.2.

Потеря напора, развиваемого вентиляторами воздухоохладителей, складывается из статического напора перед соплами р_с, потерь напора в батарее воздухоохладителя р_во, потерь напора на входе воздуха в вен­тилятор и на выходе из вентилятора р_вх, потерь напора на четырех

по­воротах потока воздуха р_п:

р=р_с+р_во+р_вх+р_п

Статический напор р, (Па) перед щелевыми соплами: при требуемой скорости потока w₀ = м/с

При развиваемой вентиляторами скорости потока

w₀ = V_c/F_щ

где ₀ – коэффициент скорости истечения воздуха из сопла.

Потери напора на входе воздуха в вентилятор и на выходе из него:

где _вх – коэффициент местного сопротивления, который зависит от отношения сече­ний потока до и после сопротивления:

(здесь S_вен – сечение вентиляторов, м²; S_кан – сечение канала, равное произведению длины камеры на высоту воздухоохладителей, м²); w_вх – скорость воздуха на входе в вентилятор и на выходе из него, м/с;

(здесь V_с – суммарная объемная подача вентиляторов, м³/ч; d_вен – диаметр вентилятора, м).

Потери напора на четырех поворотах потока воздуха Δр_пов, (Па):

где _п – коэффициент местного сопротивления поворота потока; w_п – скорость воздуха на поворотах (считаем, что высота канала на повороте равна высоте воздухоохладителя), м/с;

Потери напора (Па) в батарее воздухоохладителя с пластинчатым оребрением (см. приложение 11)

где: l_р – длина ребра в направлении движения воздуха, м, l_р = 1 м; d_э – эквивалентный диаметр суженного сечения между трубами и ребрами, м;

(здесь U – расстояние между ребрами с учетом инея; U = t_р - 2_и - _р=

t_р – шаг оребрения, мм; t_р = 12 мм; _и – толщина инея, мм; _и = 1 мм; _р – толщина ребра, мм; _р = 0,5 мм; s_p – шаг между трубами, мм; s_p = 50…60 мм; w_ж – скорость воз­духа в живом сечении батареи воздухоохладителя, м/с;

 – коэффициент сжатия струи;

где: d_н – наружный диаметр трубы, м.

Таким образом, суммарная величина потерь напора составляет:

р=р+р_вх+р_п+р_во =

Потеря напора соответствует характеристике установленного вен­тилятора, следовательно, подобранные воздухоохладители удовлетво­ряют условиям задачи.

Действительная мощность электродвигателей вентиляторов при их КПД _вен = 0,7 составит:

Действительная тепловая нагрузка на воздухоохладители камеры будет равна Q_0Д, кВт:

Q_0Д = Q₁+ Q₂ + Q₃ =

что примерно соответствует принятой Q₀ = ________.

Подохлаждение воздуха в воздухоохладителях t_в, ˚С составит:

где: с_в – удельная теплоемкость воздуха при температуре воздуха камеры, кДж/(кгК), (приложение 1);

ρ_в – плотность воздуха, кг/м³.

Согласно технологическим требованиям, нагрев воздуха в камере должен составлять t_в = 2...4 °С, (приложение 1);

Кратность циркуляции воздуха в камере (ч^-1)

V_c – суммарный объ­емный расход воздуха, м³/ч.

Удельные затраты металла на камерные охлаждающие устройства g_М , кг/м², при массе воздухоохладителей т_во = _________.

Удельные затраты электроэнергии от работы вентиляторов воздухо­охладителей при замораживании 1 т мяса, полагая оборачиваемость ка­меры стократной в течение года:

Приложение 1. Физические свойства сухого воздуха

Температура ,°С	Плотность, кг/м3	Удельная теплоемкость, кДж/(кгК)	Теплопроводность, Вт/(мК)	Кинематический коэффициент вязкости  106, м2/с
-40	1,515	1,013	2,12	10,04
-30	1,453	1,013	2,20	10,80
-20	1,395	1,009	2,28	11,79
-10	1,342	1,009	2,36	12,43
0	1,293	1,005	2,44	13,28
10	1,247	1,005	2,51	14,16
20	1,205	1,005	2,59	15,06
30	1,165	1,005	2,67	16,00
40	1,128	1,005	2,76	16,96

Приложение 3. Характеристики аммиачных воздухоохладителей GHP и АВ2

Марка	Шаг между ребрами tр, мм	Площадь поверхности теплообмена fво, м2	Объемная подача Vво, м3/ч	Мощность вентиляторов Nвен, кВт	Габаритные размеры, мм lво  bво  hво	Масса, кг
045Е/18	8	36,5	4800	0,55	1210790765	158
050Е/18	8	60,7	6800	0,55	1410836783	236
065Е/18	8	102,1	8700	0,75	18609921023	406
080Е/18	8	131,2	18300	1,5	226012361263	510
080G/18	8	218,7	17000	1,5	226014561280	767
065F/112	12	88,7	8700	0,75	186012361040	428
080C/112	12	123,5	16200	1,5	196012361236	526
080D/112	12	148,2	15800	1,5	196014561280	628
080H/112	12	182,4	17000	1,5	226014561280	739
065E/116	16	55,4	9100	0,75	18609921023	323
080B/116	16	77,1	16900	1,5	196012361263	416
080D/116	16	115,6	16200	1,5	196014561280	571
080H/116	16	143,3	17300	1,5	226014561280	670
050F/28	8	151,8	13200	1,1	24901178800	536
065E/28	8	204,2	17400	1,5	30609921033	755
065F/28	8	255,2	17000	1,5	306012121040	928
050F/212	12	105,6	13600	1,1	24901178800	454
065F/212	12	177,4	17400	1,5	306012361040	790
080D/212	12	296,4	31600	3,0	326014601280	1163
080B/216	16	154,2	33800	3,0	326012361263	763
080C/216	16	192,8	33200	3,0	326012361263	889
080D/216	16	231,2	32400	3,0	32601456128019001000730	1051
AB2-50	13,4	50,0	4750/6840	0,8/1,2	19001000730	340
AB2-75	8,6	75,0	4750/6840	0,8/1,2	19002200800	380
AB2-100	17,5	100,0	9750/19440	2,2/3,0	19002200800	735
AB2-150	11,3	150,0	9750/19440	2,2/3,0	19002200800	735
AB2-250	13,4/17,5	250,0	35280/54000	3,0/8,0	220020001300	1570

Диденко Александр Александрович

Задания и методические указания по выполнению контрольной работы для специальности - Технология общественного питания

Редактор М.Н. Мефодьев

Компьютерная верстка А.А. Диденко

Подписано к печати …

Объем Формат 60х841/16 Изд. №

Тираж экз. Заказ

Отпечатано в мини – типографии Инженерного института НГАУ