3. Расчет теплопритоков в камеры холодильника

Сохранение высоких качеств продуктов питания может быть обеспечено только при стабильном оптимальном температурном режиме, который поддерживается в камерах холодильника. Для создания наиболее благоприятных режимов 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 в отдельности, то и тепловой расчет выполняют для каждого охлаждаемого помещения. Целесообразно все расчеты сводить в таблицы произвольной формы, которые должны включать все необходимые величины.

Учитывают следующие теплопритоки:

через ограждающие конструкции помещения Q₁;

от продуктов при их холодильной обработке Q₂;

от наружного воздуха при вентиляции помещений Q₃;

от различных источников при эксплуатации Q₄;

от продуктов при «дыхании», имеющие место только на специализированных фруктовых холодильниках или в камерах хранения фруктов на распределительных холодильниках, Q₅.

Теплопритоки в камеры холодильников не являются постоянными. Они зависят от сезонности заготовки или поступления продуктов, времени года и других причин. На работе распределительных холодильников сезонность практически не сказывается. На производственно-заготовительных холодильниках, наоборот, она имеет явно выраженный характер.

Холодильное оборудование должно быть выбрано так, чтобы отвод тепла, проникающего в камеру, был обеспечен при самых неблагоприятных условиях. Основную долю теплопритоков составляют теплопритоки через ограждающие конструкции Q₁ и от продуктов при холодильной обработке Q₂.

В курсовой работе и дипломном проекте можно допустить, что максимумы теплопритоков Q₁ и Q₂ совпадают для всех видов холодильников

3.1 Теплопритоки через ограждения

Теплоприток через ограждающие конструкции определяется как сумма теплопритоков (через стены, перегородки, перекрытия или покрытия, через полы, заглубленные неизолированные стены подвальных помещений), вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения, а также теплопритоков за счет воздействия солнечной радиации через покрытия и наружные стены.

Теплопритоки через стены, перегородки, перекрытия или покрытия Q₁ (в Вт) рассчитывают по формуле

(3.1)

где – действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определенный при расчете толщины изоляционного слоя по формуле (2.12), Вт/(м²-К);

F–площадь поверхности ограждения, м²;

– температура снаружи ограждения. °С;

– температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, °С.

Для определения площади поверхности стен и перегородок принимают:

длину наружных стен:

а) для неугловых помещении – между осями внутренних стен;

б) для угловых помещений – от наружной поверхности наружных стен до оси внутренних;

длину внутренних стен – между внутренней поверхностью наружных стен и осью внутренних;

высоту стен –от уровня чистого пола данного этажа до уровня чистого пола вышележащего этажа или до верха засыпки покрытия.

Площадь потолка и пола определяют как произведение длины камеры на ширину, которые измеряются между осями внутренних стен или от внутренней поверхности наружных стен до оси внутренних.

Температуру воздуха внутри охлаждаемых помещений принимают в соответствии с рекомендациями, приведенными в главе 1 (см. с. 7).

Расчетную температуру наружного воздуха принимают по табл. 1.1. Если помещение граничит с другим помещением, температура в котором известна, то за температуру наружного воздуха принимают температуру данного помещения.

Дли внутренних ограждений, выходящих в коридоры, вестибюли, тамбуры, наружную температуру не определяют, а разность температур для таких ограждений принимают в соответствии с рекомендациями, приведенными в главе 1 (см. с. 9).

Теплоприток через пол, расположенный па грунте и имеющий обогревательные устройства, Q₁ (в Вт) определяют по формуле

(3.2)

где – средняя температура грунта при наличии обогрева (см. с. 7).

Если полы не имеют обогревательных устройств, то теплопритоки Q₁ (в Вт) можно определить по формуле

(3.3)

где –условный коэффициент теплопередачи соответствующей зоны пола, Вт/(м²-К);

F – площадь соответствующей зоны пола, м²;

–расчетная температура наружного воздуха, °С;

– температура воздуха внутри камеры. °С:

т–коэффициент, учитывающий относительное возрастание термического сопротивления пола при наличии изоляции.

Для расчета теплопритоков пол камеры разбивают на зоны шириной 2 м каждая, начиная от наружной стены.

Значения условных коэффициентов теплопередачи [в Вт/(м² • К) ] принимают:

На расстоянии

до 2 м от наружных стен 0,47

от 2 до 4 м от наружных стен 0,23

» 4 » 6 м » » » 0,12

для остальной площади пола 0,07

Площадь пола первой двухметровой зоны, примыкающей к углу наружных стен, учитывается дважды, т. е. по направлениям обеих наружных стен, составляющих угол.

Коэффициент т, характеризующий относительное возрастание термического сопротивления пола при наличии изоляции,

(3.4)

где – толщины отдельных слоев конструкции пола, м,

– коэффициенты теплопроводности материалов, составляющих конструкцию пола, Вт/(м • К).

Для неизолированных полов, лежащих на грунте, m=1.

Теплопритоки через заглубленные неизолированные стены подвальных помещений определяют, как для неизолированных полов, по формуле (3.3), а соответствующие зоны отсчитывают от поверхности земли вниз, причем полы подвалов учитывают как продолжение подземной части наружных стен.

Поверхность наружных стел и покрытий холодильников облучается солнцем.

Теплоприток от солнечной радиации Q₁ (в Вт) определяют по формуле

(3.5)

где – действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²·К);

– площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, м²;

– избыточная разность температур, характеризующая действие радиации в летнее время, °С.

Количество тепла солнечной радиации зависит от зоны расположения холодильника (географической широты), характера поверхности и ориентировки ее по странам света.

Для плоской кровли избыточная разность температур зависит только от тона окраски и не зависит от ориентировки и широты. Для плоских кровель без окраски (темных) избыточную разность температур принимают 17.7°С, с окраской светлых тонов 14.9°С.

Для шатровых кровель избыточную разность температур (в °С) принимают в зависимости от географической широты:

Для зоны

южной 15

средней 10

северной 5

Для наружных стен избыточную разность температур можно принять по табл. 3.1.

При расчете учитывают тепло солнечной радиации, проникающее через кровлю и одну из стен либо с наибольшей поверхностью, либо неблагоприятно ориентированную (обратите внимание: самая большая избыточная разность температур характерна для стен, обращенных на запад).

Таблица 3.1

Избыточная разность температур для наружных стен

Стена

Избыточная разность температур (в °С)

Ю

ЮВ

ЮЗ

В

З

СВ

СЗ

С

Географическая широта

40°

50°

60°

от 40° до 600

Бетонная Кирпичная Побеленная известью или оштукатуренная светлой штукатуркой Покрытая штукатуркой с окраской в темные тона Облицованная белыми глазурованными плитами

5,9 6,6 3,6 5,1 2,3

8,0 9,1 4,9 7,1 3,2

9,8 11,0 6,0 8,5 3,9

8,8 9,9 5,4 7,7 3,5

10,0 11,3 6,1 8.8 4,0

9,8 11,0 6,0 8,5 3.9

11,7 13,2 7,2 10,2 4,7

5.1 5,8 3,2 4,5 2,0

5,6 6,3 3,5 4,9 2,2

0 0 0 0 0

Как уже было отмечено, теплопритоки рассчитывают для каждой камеры. Но следует иметь в виду, что ограждения имеют разную конструкцию и различные коэффициенты теплопередачи, размеры, температуры снаружи ограждений. Поэтому необходимо вести расчет по каждому ограждению отдельно. Теплоприток от солнечной радиации следует учитывать отдельной строкой в таблице, которая должна содержать следующие графы:

Ограждение		F, м2

По каждой камере определяют суммарный теплоприток, который затем заносят в сводную таблицу – основной документ для подбора оборудования.

При определении теплопритоков через внутренние ограждения может оказаться, что часть теплопритоков имеет отрицательное направление, т. е. тепло из рассчитываемой камеры уходит в соседнюю с более низкой температурой. Такие теплопритоки можно принимать с соответствующим знаком или не учитывать совсем.