Расчет системы активного вентилирования

 

Методика теплотехнического расчета системы активного вентилирования основана на термодинамической теории тепловлажностных процессов, протекающих внутри штабеля хранимой продукции. По этой методике интенсивность вентиляции для периода охлаждения плодов и овощей рассчитывают по отдельным фазам с учетом непрерывного изменения температуры воздуха, поступающего в хранилище и удаляемого из него по мере охлаждения штабеля продукции.

Обычно принимают продолжительность одной фазы t_ф = 5 сут. при охлаждении овощей ( t_ф = 10 сут. при охлаждении картофеля).

Охлаждение по фазам проводят с постепенным снижением конечной температуры охлаждаемой продукции до температуры хранения. Удельную подачу вентилируемого воздуха (V) для заданной продолжительности фазы охлаждения продукции t_ф (ч) определяют по формуле :

 

V = (1000*c*e_ф*e_д/t_ф*e_p*r*c_в*c) ln[(t₁-t_п)/(t₂-t_п) ]

 

где с – массовая теплоемкость продукта, кДж/кг*К;

e_ф – коэффициент, учитывающий физиологическую теплоту, выделяемую продукцией (теплота дыхания)

 

e_ф=1+[ q_ф/(1000*с* ( t₁-t₂ ) ]

 

q_ф – общая физиологическая теплота, выделяемая продукцией за данную фазу охлаждения, кДж/кг

 

q_ф = (3,6[0,93-0,13*в*( t₁-t₂ ) ](е^в1- е^в2)q₀*t_ф)/[в*( t₁-t₂ ) ]

 

где в – температурный коэффициент скорости дыхания, 1/°С

q₀ – удельная теплота дыхания продукции при 0°С Вт/т

t₁,t₂ – начальная и конечная для данной фазы температура охлаждаемой продукции, °С. Обычно их определяют по суточному графику изменения температуры наружного воздуха в осенние месяцы (сентябрь – ноябрь) и рассчитывают среднюю температуру воздуха для каждой фазы охлаждения.

 

В расчетах среднюю температуру воздуха для каждой фазы охлаждения выбирают самостоятельно. При этом средние начальные и конечные температуры охлаждения продукции фаз охлаждения рассчитывают по формулам (условное разбиение):

 

а) для 3-х фаз: 1-ая фаза t₁¹ = t₁

t₂¹ = t₁*0.7

 

2-ая фаза t₁² = t₂¹

t₂² = t₁*0.4

3-ая фаза t₁³ = t₂²

t₂³ = t₂

(Так же есть формулы для расчета температур для четырех фаз охлаждения, но в условиях данной задачи они нас не будут интересовать.)

Количество и длительность периодов охлаждения принимают по табличным данным и нормируемым значениям t_ф = 5 сут. для овощей и фруктов (t_ф = 10 сут для картофеля). Длительность последнего периода не должна быть больше 2t_ф (нормируемых).

e_д – коэффициент учитывающий дополнительные источники теплоты

e_д= 1+ (3,6к₀*А₀*e₀(t_нф-0,5(t₁+t₂))* t_ф+m_m*c_m*(t₁-t₂))/1000c*(t₁-t₂)

 

где к₀ – средневзвешенный коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м²К).

к₀= (к_ст*А_ст + к_пок*А_пок*e_n)/А₀

 

к_ст к_пок – коэффициенты теплопередачи через ограждения соответственно Вт/(м²/К) (их значения определяются по таблице №11);

А_ст, А_{пок –} удельные площади поверхности стен и покрытия (площадь стен или покрытия, отнесенная к единице массы продукции), м²/т;

e_n – коэффициент учитывающий теплопередачу через пол. Для хранилищ с внутренней шириной 18 м при активном вентилировании e_n = 0,75;

А₀ – приведенная удельная площадь поверхности всех ограждений хранилища, м²/т

 

А₀= (2(В+L)*(h/e_u) + В*L*e_n)/M

 

где B, L – ширина и длина хранилища, м²;

h – максимальная высота штабеля, м;

e_u – коэффициент использования высоты хранилища;

М – полная вместимость хранилища, т;

e₀ = 0,65 – коэффициент теплопритоков через ограждения, показывающий какая часть из них переходит к вентиляционному воздуху (принимают для активного вентилирования воздуха за данную фазу охлаждения продукции, ⁰C;

m_m – удельная масса тары, кг/т, (можно принять для деревянной тары m_m = 150 кг/т , для металлической m_m = 300 кг/т);

с_т – массовая теплоемкость тары, кДж/(кг*К), для деревянной тары с_т = 2,6 кДж/(кг*К), для металлической – 0,46 кДж/(кг*К);

e_r - коэффициент рабочего времени вентиляторов, определяемый по формуле

 

e_r = (t_с/24)

 

где t_с – среднее число работы вентиляторов в сутки, ч;

r - плотность воздуха при температуре приточного воздуха t_п в данной фазе охлаждения, кг/м³

 

r = 346/(273 + t_п)

 

где с – удельная изобарная теплоемкость воздуха, кДж/(кг*К), (принять равной 1,0 КДж/кг*К);

c - коэффициент, учитывающий тепловой эффект испарительного охлаждения продукции (для интервала температур от –2 до + 13°С)

 

c = (41,6 - t_п)/(24,4 - t_п)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТАБЛИЦЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА:

Табл. № 1

Продукт	Плотность, кг/м3	Удельная теплоемкость, кДж/кгК	Теплота дыхания при 00С, Вт/тонн	Температурный коэффициент дыхания, 1/0С
Картофель	1080	3,56	10,0	0,0617
Капуста	730	4,1	14,5	0,0778
Свекла (столовая)	1050	3,83	19,6	0,0717
Морковь	1040	3,73	13,5	0,1319
Яблоки	860	3,77	12,1	0,0932

 

Табл. № 2

 

Табл. №3

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТ КУРСОВОГО ПРОЕКТА:

 

ВАРИАНТ № 6

 

Обосновать технологии хранения и определить интенсивность активного вентилирования для хранилища моркови вместимостью 1000 т, хранимой в контейнерах. Хранилище высотой 3,6 м имеет 3 отделения хранения длинной 24 м, шириной 12 м каждое и находится в районе с расчетной зимней температурой – 30°С. Средняя температура приточного воздуха (по фазам охлаждения) с учетом подогрева в вентиляторе 6,4°С, 2,2°С, -4,1°С, средняя температура наружного воздуха за фазу охлаждения –3,8°С, 3,0°С, 2,7°С, среднегодовая температура наружного воздуха 3,8°С. Вентилятор работает в сутки 5,5 ч.

 

Расчет производится по 3-ем фазам охлаждения:

 

1-ая ФАЗА: