7 Тепловой расчет камер холодильника.
Сохранение высоких качеств продукции может быть обеспечена только при стабильном оптимальном температурном режиме, который поддерживается в камере холодильника. Для создания наиболее благоприятных условий обработки и хранения продуктов необходимо правильно выбрать оборудование камер, компрессорного цеха как основное, так и вспомогательное.
Холодильное оборудование подбирают на основании теплового расчета, учитывающего все виды теплопритоков, которые могут повлиять на изменение температурного режима в камерах. Поскольку оборудование подбирают для каждой камеры отдельно, то и тепловой расчет производится для каждого охлаждаемого помещения.
Теплопритоки в камеры не являются постоянными. Они зависят от сезонности заготовки или поступления продуктов, времени года и других причин.
При выборе холодильного оборудования, очень важно правильно рассчитать теплопритоки в помещении. Ведь от этого зависит не только его микроклимат, но и сохранность продукции. Учет интенсивных теплопритоков при расчете системы охлаждения, поможет сэкономить на оборудовании, а их недооценка, может привести к повышенному износу и уменьшению ресурса работы оборудования
В первую очередь, учитываем внешние теплопоступления. Это, прежде всего, теплота проникающая через ограждения и вместе с поступающим грузом. Данные для расчета и конечные значения теплопритоков представлены в таблице 6.
7.1 Теплопритоки через ограждения и через солнечную радиацию.
Теплоприток через ограждающие конструкции определяется как сумма теплопритоков, вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения, а также теплопритоков за счет воздействия солнечной радиации через покрытия и наружные стены.
.
(5)
Теплопритоки
через стены, перегородки, покрытия и
перекрытия
(в Вт) рассчитывают по формуле:
,
(6)
где
– действительный коэффициент теплопередачи
ограждения, определенный при расчете
толщины изоляционного слоя по формуле
(4);
–площадь
поверхности ограждения, м2;
– температура снаружи ограждения, 0С;
– температура воздуха внутри охлаждаемого
помещения, 0С.
Теплоприток от солнечной радиации определяют по формуле:
,
(7)
где
– избыточная разность температур,
характеризующая действие солнечной
радиации в летнее время, 0С.
Результаты расчета теплопритоков через стены, покрытия, и через солнечную радиацию представлены в таблице 3.
Таблица 3
I |
|
S, м2 |
Δt'C |
Kд, |
Q1с, Вт |
Q1,Вт |
∑Q1 Вт |
Юг |
65,71 |
30 |
0,405 |
226,2 |
798,4 |
2315,2 |
|
Восток |
32,86 |
18 |
0,31 |
|
183,35 |
||
Запад |
32,86 |
18 |
0,31 |
|
183,35 |
||
Север |
65,71 |
18 |
0,31 |
|
366,7 |
||
Пол |
67,14 |
0 |
|
|
|
||
потолок |
67,14 |
27 |
0,2 |
|
362,5 |
||
14,5 |
194,7 |
||||||
II |
Юг |
66,9 |
30 |
0,408 |
|
818,856 |
3605,56359 |
8,5 |
57,992 |
|
|||||
Восток |
70,9 |
30 |
0,408 |
|
867,816 |
||
8,5 |
245,8812 |
|
|||||
Запад |
32,85 |
21 |
0,311 |
|
214,54335 |
||
31,48 |
18 |
|
176,22504 |
||||
Север |
66,15 |
-30 |
0,223 |
|
- |
||
Пол |
147,5 |
- |
|
|
|
||
потолок |
147,5 |
27 |
0,2 |
|
796,5 |
||
14,5 |
427,75 |
|
|||||
III |
Юг |
65,86 |
25 |
0,223 |
|
367,1695 |
4430,8878 |
31,8 |
18 |
|
127,6452 |
||||
Восток |
66,7 |
55 |
0,188 |
|
689,678 |
||
|
8,5 |
106,5866 |
|
||||
Запад |
66,7 |
5 |
0,428 |
|
142,738 |
||
Север |
100 |
55 |
0,188 |
|
1034 |
||
Пол |
139 |
12 |
0,365 |
|
608,82 |
||
|
0 |
|
|
|
|||
потолок |
207,4 |
27 |
0,2 |
|
1119,96 |
||
|
14,5 |
601,46 |
|
||||
IV |
Юг |
66,74 |
30 |
0,244 |
|
488,5368 |
6669,93 |
65,7 |
|
480,924 |
|||||
Восток |
65,9 |
- |
0,428 |
|
|
||
Запад |
65,9 |
50 |
0,257 |
|
846,815 |
||
|
10,2 |
172,75026 |
|
||||
Север |
135 |
50 |
0,257 |
|
1734,75 |
||
Пол |
136,7 |
20 |
0,288 |
|
787,392 |
||
52,3 |
18 |
0,237 |
|
223,1118 |
|||
87,2 |
- |
0,362 |
|
|
|||
потолок |
276,6 |
27 |
0,2 |
|
1493,64 |
||
15 |
829,8 |
|
7.1.1 Теплопритоки с солнечной радиацией
Данный теплоприток проникает через три стороны данного холодильника, а именно южную, восточную и западную.
Для южной стены я выбрал избыточную разность, из соответствующей таблицы (/2/ таблица 3,1), 8,5 'С
для восточной –8,5 'С
западной – 10,2 'С
потолок 15'С.
I камера 1 стена.
=0,405·65,71·8,5=226,2 (Вт)
II камера 5 стана с южной стороны:
0,408·66,9·8,5=57,992
(Вт)
с восточной стороны:
0,408·70,9·8,5=245,812(Вт)
III камера 8 стена с восточной стороны:
0,188·66,7·8,5=106,5866(Вт)
IV камера 11 стена с западной стороны:
0,257·65,9·10,2=172,75(Вт)
Потолок:
0,2·276,6·15=829,8 (Вт).
7.1.2 Теплоприток через стены
По формуле (6) рассчитаем теплопритоки:
для примера возьмем расчет I камеры. Расчетные данные для других камер приведены в таблице 3
Камера I
Южная Стена: Q1т = 0,405 ∙ 65,71(25-(-5)) = 798,4(Вт)
Восточная стена
Q1т = 0,31 ∙ 32,86((25-(-5)) ·0,6) = 183,35(Вт)
Северная стена
Q1т = 0,31 ∙ 65,71((25-(-5)) ·0,6) = 366,7(Вт)
Западная стена
Q1т = 0,31 ∙ 32,86((25-(-5)) ·0,6) = 183,35(Вт)
Пол:
теплоприток
отсутствует, так как
=0.
7.2 Теплоприток от грузов
Количество
отводимого в единицу времени тепла
(в Вт) можно определить для любого вида
холодильной обработки по формуле:
,
(8)
где
- суточное поступление продукта в камеру,
т/сутки;
- разность удельных энтальпий,
соответствующих начальной и конечной
температурам продукта, Дж/кг;
- продолжительность холодильной обработки
продукта, ч.
Принимаем время обработки продуктов τ = 24 ч
Суточная производительность всего холодильника 40 т/смены.
соответственно для каждой камеры будет.
I камера 4 т/сутки(10% от 40 т )
II камера 8 т/сутки(20% от 40 т)
III камера 12 т/сутки(30% от 40 т))
данные расчета Q2 приведены в таблице 7
Таблица 7
|
i1, кДж/кг |
i2, кДж/кг |
T1, °С |
T2, °С |
Тепл. тары, Вт |
Тепл. груза, Вт |
Тепл. общий, Вт |
Камера I |
264,8 |
62,5 |
5 |
-5 |
32 |
9365,7 |
9397,7 |
Камера II |
264,8 |
62,5 |
5 |
-5 |
56 |
18731,5 |
18787,5 |
Камера III |
62,5 |
-117,4 |
-5 |
-30 |
239,6 |
24986,1 |
25225,7 |
I камера.
(Вт)
II камера.
(Вт)
III камера
(Вт)
Теплоприток от грузов в IV камеру отсутствует, так как Δi=0.
Теплоприток от тары определяем по формуле:
(9)
где
- суточное поступление тары, т/сутки;
- удельная теплоемкость тары, Дж/(кг·К);
- температура тары при поступлении
груза, 0С;
- температура тары при выходе груза, 0С.
Масса тары составляет 15% от массы груза.
Материал тары металлический. =460 Дж/(кг·К);
I камера.
(Вт)
II камера.
(Вт)
III камера
(Вт)
7.3 Эксплуатационные теплопритоки Q4
7.3.1
Расчет теплопритока
(в Вт) производится по формуле:
,
(10)
таблица 8. теплопритоки от освещения.
|
F, м2 |
А, Вт/м2 |
q1, Вт |
I |
67,14 |
4,2 |
301,95 |
II |
147,5 |
4,2 |
663,75 |
III |
207,4 |
4,2 |
933,3 |
IV |
276,6 |
1,2 |
331,92 |
где
- количество тепла, выделяемого освещением
в единицу времени на 1 м2
площади пола, Вт/м2;
- площадь камеры, м2.
Принимаем: А–4,2 Вт/м2 для производственных камер
А– 1,2 Вт/м2 для камер хранения.
7.3.2
Расчет теплопритока
(в Вт) производится по формуле:
,
(11)
где
- число людей, работающих в данном
помещении; 350 – тепловыделение одного
человека при тяжелой физической работе,
Вт.
Число
людей, работающих в помещении принимают
в зависимости от площади камеры: при
площади камеры до 200 м2
– 2
3 человека, при площади камеры больше
200 м2
– 3
4 человека.
таблица 9. теплопритоки от пребывающих людей.
камера |
n |
q2 Вт |
I |
2 |
700 |
II |
3 |
1050 |
III |
3 |
1050 |
IV |
4 |
1400 |
7.3.3 Теплоприток от работающих двигателях.
Теплоприток
(в Вт) определяют по формуле:
,
(12)
где
- мощность электродвигателя, кВт.
принимается в зависимости от предназначений
камер.
Камера хранения охлажденных грузов 1–4 кВт
камера охлаждения 3–8 кВт
камера замораживания 8–16 кВт
таблица 10. теплопритоки от работающих электродвигателей.
камера |
N, кВт |
q3, Вт |
I |
5 |
5000 |
II |
4 |
4000 |
III |
12 |
12000 |
IV |
3 |
3000 |
7.3.4
Расчет теплопритока
(в Вт) производится по формуле:
,
(13)
где
- удельный приток тепла от открывания
дверей, Вт/м2.
Удельный приток тепла принимаем по табл. 3.3 /1, стр.66/
таблица 11. теплоприток при открывание дверей.
|
В, Вт/м2 |
F , м2 |
q4, Вт |
I |
30,4 |
67,14 |
2041,056 |
II |
8 |
174,5 |
1396 |
III |
9,6 |
207,4 |
1991,04 |
IV |
8 |
276,6 |
2212,8 |
сведем все эксплуатационные теплопритоки в одну таблицу.
Таблица 12.Теплопритока Q4
камера |
Q4, Вт |
I |
8043,006 |
II |
7109,75 |
III |
15974,34 |
IV |
6944,72 |
В таблицу 13. сводим результаты теплового расчета, предварительно сгруппировав камеры с примерно одинаковыми температурами. С учетом того, что при суммировании теплопритоков будем брать:
Q1 (100% на камерное оборудование и 85% на компрессор от суммы)
Q2 (130% на камерное оборудование и 100% на компрессор от суммы)
Q4( 100% на камерное оборудование и 50% на компрессор)
Таблица 13
Помещение |
Q1 |
Q2 |
Q4 |
сумма Q, Вт |
|||||||
камерное оборудование |
Компрессор |
камерное оборудование |
Компрессор |
камерное оборудование |
Компрессор |
камерное оборудование |
Компрессор |
||||
I и II |
5920,8 |
5032,68 |
36640,8 |
28185,2 |
15152,8 |
7576 |
57714,4 |
40794,28 |
|||
III и IV |
11100,8 |
9435,68 |
32793,4 |
25225,7 |
22919 |
11460 |
66813,2 |
46120,88 |
|||