3. Оборудование камер хранения пищевых продуктов

3.1. Расчет воздушной завесы

Исходные данные. Из технологического цеха в камеру краткосрочного хранения масла с t_пм = –5 С ведет дверь, имеющая ширину B = 2,3 м и высоту H = 2,2 м. По нормативам в технологическом цехе температура воздуха не должна превышать t_ц = 28 С. Плотность воздуха, соответственно, для условий камеры и цеха составляет _пм = 1,3 кг/м³, _ц = 1,2 кг/м³.

Требуется: определить технические характеристики завесы; оценить эффективность завесы.

Для воздушных завес холодильных камер рекомендуется отношение величины сечения щели завесы, из которой выходит воздух, к площади дверного проема, F_щ/F_дв = 1/30–1/50. Примем отношение F_щ /F_дв = 1/50 и определим площадь сечения щели

F_щ = (2,32,2)/50 = 0,1 м².

Поскольку длина щели практически равна ширине дверного проема, то ширина щелевого сопла составляет b = 2b₀ = 0,1/2,3 = 0,044 м. Функция воздушной завесы заключается в уменьшении проникновения холодного воздуха из охлаждаемого помещения. Это может быть достигнуто направлением выхода воздуха из щели завесы в сторону камеры под углом 30  и со-зданием движения воздуха у пола, т. е. на расстоянии от щели H = 2,2 м, при этом скорость движения воздуха должна быть не менее w_п = 0,5 м/с. Для плоской струи примем значение коэффициента турбулентной структуры a_т = 0,2 [3]. Тогда скорость воздуха на выходе из щели

w₀ = w_п (a_тH/b₀ + 0,41)^0,5/0,82 = 0,5 (0,22,2/0,022 + 0,41)^0,5/0,82 = 2,8 м/с.

Объемный расход воздуха через щелевое сопло завесы

V_з = F_щw₀ = 0,12,8 = 0,28 м³/с.

Объемный поток воздуха у пола камеры определяем по зависимости для плоской свободной струи [3]

V_стр = 1,2V_з (a_тH/b₀ + 0,41)^0,5 = 1,20,28 (0,22,2/0,022 + 0,41)^0,5 = 1,5 м³/с.

Считаем, что количество подсасываемого воздуха из цеха V_ц и уходящего из камеры V_пм, примерно одинаково. Тогда

V_ц = V_пм = (V_стр – V_з)/2 = (1,5 – 0,28)/2 = 0,6 м³/с.

Температуру воздушной струи находим из уравнения теплового баланса

t_стр = ((V_ц + V_з) t_ц + V_пмt_пм)/V_стр = ((0,6 + 0,28) 28 + 0,6 (–5))/1,5 = 13 С.

Величину теплопритока в камеру Q₃ при работающей воздушной завесе определяют как тепловую нагрузку, идущую на охлаждение воздуха, который подается в завесу и подсасывается к ней из технологического цеха

Q₃ = ( – 1)V_з_цc_ц(t_стр – t_пм)/2 = (5,6 – 1)0,281,21 (13 – (–5))/2 = 14,5 кВт,

где c_ц – теплоемкость воздуха технологического цеха (см. прил. 1), кДж/(кгК);  – коэффициент, зависящий от соотношения размеров дверного проема и щели [3],  = 1,69 (a_тH/b + 0,2)^0,5 = 1,69(0,22,2/0,044 + 0,2)^0,5 = 5,6.

Объемный поток воздуха через открытую дверь, не имеющую завесы, определим по зависимости [3]

V_дв = BH [H(1 – (t_пм + 273)/(t_ц + 273))]^0,5 =

= 0,82,32,2 [2,2 (1 – (–5 + 273)/(28 + 273))]^0,5 = 1,9 м³/с,

где  – коэффициент расхода воздуха через дверной проем для холодильной камеры [5],  = 0,8.

Теплоприток при отсутствии воздушной завесы

Q_дв = V_дв_цc_ц(t_ц – t_пм) = 1,91,21(28 – (–5)) = 66 кВт.

Таким образом, функционирование воздушной завесы позволяет уменьшить теплоприток через дверной проем в Q_дв/Q₃ = 66/14,5 = 4,55 раза.