6. Определение хладопроизводительности и выбор холодильной установки.

Охлаждение представляет собой процесс отвода тепла. Передача тепла от менее нагретого тела к телу с более высокой температурой самопроизвольно не происходит и может быть осуществлена лишь при затрате определенного количества энергии – механической или электрической.

Любое вещество (твердое, жидкое или газообразное) обладает определенным запасом тепла, величина которого зависит от температуры, массы и физических свойств тела. Запас тепла·(кДж) определяют по формуле

Q = G·С·t, (4.214)

где G – масса тела, кг;

t – температура тела, С;

С – удельная теплоемкость вещества, из которого состоит тело, кДж/(кг·С).

Удельная теплоемкость молока и охлаждающих жидкостей (воды, рассола и т.д.) незначительно колеблется в зависимости от температуры, поэтому в тепловых расчетах обычно пользуются средними значениями. Так, принимают для молока С = 3,92 кДж/(кг·С), для воды – С = 4,2 кДж/(кг·С). Запас тем больше, чем выше температура тела.

Молоко охлаждается вследствие того, что часть содержащегося в нем тепла передается в процессе теплообмена хладоносителю.

Если первоначальный запас тепла в молоке составляет Q₁ = G_м·С_м·t₁, а конечный после охлаждения Q₂ = G_м·C_м·t₂, то тепловой поток Q (кВт), уходящий от молока с хладоносителем определится разностью

Q = Q₁ – Q₂ = G_м·С_м·(t₁ – t₂), (4.215)

где G_м – производительность линии первичной обработки молока, кг/с;

С_м – теплоемкость молока, кДж/(кг·С);

t₁, t₂ – начальная и конечная температуры молока, С.

Зная, какое количество тепла надо отвести при охлаждении молока или других молочных продуктов, можно определить необходимое для этого количество холода. Холодопроизводительность холодильной установки (кВт) определяется по формуле

Q_у = G_в·С_в(t₁ – t₂), (4.216)

где G_в – подача воды насосом через испаритель, кг/с;

С_в – удельная теплоемкость воды, кДж/(кг·С);

t₁ – температура воды на входе в испаритель, С;

t₂ – температура воды на выходе из испарителя, С.

В холодильном деле выражение «отвести тепло» часто заменяют понятием «подвести холод», а количество тепла, которое потребуется отнять у данного тела при его охлаждении, называют количеством «холода». Понятие «подвести холод» удобно благодаря своей простоте, однако следует помнить, что в действительности холода нет и подвести его нельзя, так как в каждом теле содержится определенное количество тепла (больше или меньше), которое переходит от одного тела к другому.

Поточную водоохлаждающую установку выбирают в соответствии с максимальной производительностью линии первичной обработки молока и рабочей хладопроизводительностью установок. Необходимый расход холода (кВт) на охлаждение молока зависит от производительности линии. Его определяют по формуле (4.215).

Рабочую хладопроизводительность установки определяют как сумму необходимого расхода холода на охлаждение молока и потерь холода, идущих на погашение теплопритоков в охладителях молока, трубопроводах для подвода и отвода ледяной воды, теплового эквивалента работы насосов и мешалок.

Округленно потери холода в системах с охлаждением воды принимают равными 10% от его расхода на охлаждение молока.

При выборе хладопроизводительности и числа холодильных установок необходимо учитывать их суточную загрузку и возможность обслуживания. Для более экономичного производства искусственного холода в условиях ферм желательно брать холодильные установки большей хладопроизводительности. Для большей оперативности технического обслуживания и надежности получения искусственного холода устанавливают две холодильные установки такой хладопроизводительности, чтобы каждая из них обеспечивала охлаждение молока перед отправкой его на завод до температуры не выше 8…10С.

Рабочую хладопроизводительность установки определяют по формуле

(4.217)

где Q₁ – количество холода, накопленное в воде, кВт;

Q₂ – количество холода, затрачиваемое на погашение внешних теплопритоков, кВт;

С_в – удельная теплоемкость воды кДж/(кг·С);

G_в – масса хладоносителя (воды), кг;

t₁ – средняя температура воды в баке-аккумуляторе перед включением холодильной установки в работу, С;

t₂ – средняя температура воды в момент отключения установки, С;

t₃ – средняя температура воды в баке-аккумуляторе по истечении периода остановки холодильной машины, С;

Т₁ – длительность работы холодильной установки, с;

Т₂ – длительность естественного нагрева воды в баке-аккумуляторе, с.

При выборе водо-аккумуляционной холодильной установки учитывают сменность машинного доения коров на ферме и его продолжительность.