Камерное оборудование

Камерное оборудование подбирают в соответствии с принятым способом охлаждения.

На предприятиях торговли и общественного питания при непосредственном охлаждении камер используют батареи, входящие в комплект поставки принятой машины. При рассольном охлаждении поверхность батарей из оребренных или гладких труб определяется расчетом в зависимости от теплопритоков в камеру.

На крупных холодильниках в камерах хранения неупакованных мороженых грузов применяют потолочные и пристенные батареи из гладких или оребренных труб, а также панельные батареи.

Гладкотрубные батареи изготовляют из труб диаметром 57 3,5 мм с шагом от 180 до 300 мм.

Батареи из оребренных труб следует проектировать из секций по ГОСТ 17645–78 «Секции стальные оребренные охлаждающих батарей холодильных установок». Секции изготавливают из труб диаметром 38 2,5 мм. Наружное оребрение труб производится путём поперечно- спиральной навивки на трубы стальной ленты толщиной 0,8 – 1,0 мм. Шаг оребрения 20 мм для холодильных камер с неупакованными продуктами.

Секции охлаждающих батарей изготовляют шести типов: СК – стальные ореб-ренные одноколлекторные; СЗГ – змеевиковые головные; СЗХ – змеевиковые хвостовые; СС – средние; СЗ – змеевиковые; С2К – двухколлекторные.

Конструкции секций представлены на рис. 5.9, а основные размеры– в табл. 5.7.

Тип секций	L	L1	l	H	n	n1	Площадь поверхности охлаждения, м2		Масса, кг
							t1=20	t1=30	t1=20	t1=30
СК СЗГ СЗХ	2750 2750 2750 3000 4500 6000	2600 2525 2525 2900 4400 5900	750 750 750 750 750 750	1000 1500	3 5	–	20,7 31,0	14,3 21,5	108,9 163,6	83,9 126,1
				1000 1500	3 5	–	19,9 29,8	13,7 20,5	104,4 157,5	80,4 120,5
				1000 1500	3 5	–	19,9 29,8	13,7 20,5	105,2 158,3	81,2 121,3
СС				1000 1500	3 5	1	22,8 34,2	15,7 23,6	117,1 176,7	90,0 134,9
				1000 1500	3 5	2	34,5 51,8	23,8 35,7	178,2 267,2	135,7 203,7
				1000 1500	3 5	3	46.3 69,5	31,9 47,9	238,3 357.4	181,7 272,4

Рис. 5.9 Секции стальные оребрённые охлаждающих батарей по ГОСТ 17645 – 78: а – одноколлекторная типа СК; б – змеевиковая головная типа СЗГ; в – змеевиковая хвостовая типа СЗХ; г – средняя типа СС;

1 – труба; 2 – лента; 3- коллектор; 4 – уголок; 5 – хомутик; 6 – калач

а – одноколлекторная типа СК; б – змеевиковая головная типа СЗГ; в – змеевиковая хвостовая типа СЗХ; г – средняя типа СС; 1 – труба; 2 – лента;

3- коллектор; 4 – уголок; 5 – хомутик; 6 – калач.

Таблица 5.7

Основные размеры секций

Примечания: 1. Расстояние между трубами для всех секций 250 мм.

2. Секция змеевиковые СЗ и двухколлекторные С2К выпускаются длиной 2000 и 4500 мм.

Из секций можно получить батареи практически любой длины и поверхности.

Площадь теплообменной поверхности батарей F (в м²) определяют по формуле

(5.13)

где Q_обор ^– суммарная нагрузка на камерное оборудование, определенная тепловым расчетом (см. с. 49), Вт;

k – коэффициент теплопередачи прибора охлаждения, Вт/(м²•К);

Δt – разность температур между воздухом в камере и кипящим хладагентом при непосредственном охлаждении или средней температурой хладоносителя при рассольном охлаждении.

Коэффициенты теплопередачи [в Вт/(м²•К)] для гладкотрубных батарей приведены ниже.

Температура воздуха камере, °С

0 –20

Гладкотрубные батареи

потолочные 9,8 7

пристенные 9,8–14 7–9,9

Коэффициенты теплопередачи [в Вт/(м²•К) ] батарей из оребренных труб диаметром 38 2,5 мм следующие.

Температура воздуха в камере, °С

0 –20

Оребренные батареи

потолочные

однорядные 5,9–5,1 4,7–4,2

двухрядные 5,6–4,8 4,4–4,0

пристенные

4 трубы по высоте 4,7–4,1 3,6–3,3

8 труб по высоте 4,3–3,7 3,4–3,0

Большие значения коэффициентов относятся к батареям с шагом ребер 30 мм, меньшие – с шагом ребер 20 мм. При изготовлении батарей из труб диаметром 57 3,5 мм с шагом ребер 35,7 мм коэффициент теплопередачи следует принимать, как для батарей с шагом ребер 30 мм.

Коэффициенты теплопередачи для батарей с верхней подачей следует принимать на 10% меньше приведенных значений.

Батареи из секций составляют так, чтобы они свободно размещались на потолке или стенах.

Минимальное количество секций – две: головная и хвостовая, если батарея змеевиковая, или обе коллекторные. Между этими секциями могут быть вварены средние секции, количество которых зависит от длины камеры. Нужно, чтобы батарея имела отступы от торцевых стен не менее 1 м. Каждая такая батарея имеет определенную площадь теплопередающей поверхности.

В первую очередь размещают батареи на потолке камеры и определяют тепловой поток, который может быть отведен ими. Если потолочных батарей будет недостаточно, то принимают пристенные батареи, которые практически имеют те же размеры и площадь поверхности, и производят определение теплового потока, отведенного ими.

Панельные батареи можно применять в камерах длительного хранения неупакованных продуктов, чтобы уменьшить потери от усушки. Панельные батареи проектируют из элементов, выполненных из труб диаметром 38 3 мм, приваренных к стальному листу толщиной 1,6 мм, с шагом 300 мм. Рекомендуемая ширина элемента 900 мм. Длина элемента определяется условиями монтажа и зависит от наличия подъемно-транспортных средств.

Панельными батареями покрывают всю поверхность потолка в камерах одноэтажных и верхних этажей многоэтажных холодильников. Площадь теплопередающих поверхностей панельных батарей определяют с учётом того, что поверхность батарей обращённая к наружным ограждениям, поглощает только тепло, которое проникает через них. Следовательно, рассчитывают площадь поверхности (в м²),обращённой в камеру:

(5.14)

где F_п – площадь поверхности потолочных батарей, обращенной в камеру, м²;

F_c – площадь поверхности пристенных батарей, обращенной в камеру, м²;

Q_обор – общее количество теплопритоков в камеру, определенное тепловым расчетом, Вт;

– теплопритоки через покрытие с учетом действия солнечной радиации, Вт;

– теплопритоки через наружные стены с учетом действия солнечной радиации, Вт;

– удельный тепловой поток, Вт/м².

Удельный тепловой поток следует принимать не более 47 Вт/м².

Если поверхности панельных батарей, расположенных у наружных ограждений, окажется недостаточно, то устанавливают дополнительно панельныебатареи на внутренних стенах. В этом случае воздушный продух за батареями не герметизируют, а поверхность теплообмена учитывают полностью, включая поверхность, обращенную к стене.

Воздухоохладители устанавливают как непосредственно в камерах, так и вне их. В настоящее время все более широкое распространение получают подвесные воздухоохладители, не занимающие полезной площади камеры Из воздухоохладителей такого типа наиболее пригодными являются аппараты с пластинчатым оребрением марок ВОП и ВОГ, характеристики которых приведены в табл. 5.8

В воздухоохладителях ВОП-50, ВОП-75, ВОГ-100 и ВОГ-230 (рис. 5.5) воздух перемещается горизонтально, в воздухоохладителях ВОП-100 и ВОП-150 воздух всасывается снизу, а затем распределяется в горизонтальном направлении.

Таблица 5.8

Характеристики воздухоохладителей с пластинчатым оребрением

Воздухо-охладитель	Площадь поверхности, м3	Тепловой поток при Δt=10°С, Вт	Шаг рёбер	Вентиляторы					Мощность электронагревателей, кВт	Вместимость по аммиаку, л
				количество	диаметр, мм	частота вращения, об/с	мощность, кВт	расход воздуха, м3/с
ВОП-50 ВОП-75 ВОП-100 ВОП-150 ВОГ-100 ВОГ-230	50 75 100 150 100 230	6000 9000 12000 18000 12000 27000	13,4 8,6 17,5 11,3 17,5 17,5 13,4	2 2 2 2 2 1	400 400 600 600 600 800	16,7	0,4	0,67	8,68 8,68 12 12 12 25	22 22 30 30 30 60
						25 16,7	0,6 0,4	0,95 0,67
						25 16,7	0,6 1,1	0,95 1,38
						25 16,7	1,5 1,1	2,07 1,38
						25 16,7	1,5 1,1	2,07 1,82
						25 25	1,5 4,0	2,72 4,7

Воздухоохладители ВОП-50 и ВОП-75 различаются между собой только шагом рёбер, так же как и воздухоохладители ВОП-100 и ВОП-150 (рис.5.10, а, б).

Воздухоохладитель ВОГ-230 (рис. 5.5, в) предназначен для создания и поддержания температурного режима в камерах замораживания или охлаждения мяса. В отличие от других воздухоохладителей с одинаковым шагом ребер во всех секциях, в воздухоохладителе ВОГ-230 батареи, установленные на входе воздуха, имеют большие расстояния между ребрами.

Во всех воздухоохладителях использованы трубы диаметром 25 2,5 мм или 25 2 мм.

Оттаивание слоя инея с воздухоохладителей в камерах с температурой выше 2°С производится воздухом, в камерах с более низкой температурой оттаивание комбинированное: горячими парами аммиака с одновременным подогревом электронагревателями. В воздухоохладителе ВОГ-230 оттаивание снеговой шубы производится нагревом электронагревателями с одновременным орошением поверхности водой или горячими парами аммиака и орошением поверхности водой.

Рис. 5.10 Воздухоохладители подвесного типа:

а–ВОП-50 (ВОП-75); б–ВОП-100 (ВОП-150); в–ВОГ-230 для камер охлаждения и замораживания.

Оттаивание слоя инея с воздухоохладителей в камерах с температурой выше 2°С производится воздухом, в камерах с более низкой температурой оттаивание комбинированное: горячими парами аммиака с одновременным подогревом электронагревателями. В воздухоохладителе ВОГ-230 оттаивание снеговой шубы производится нагревом электронагревателями с одновременным орошением поверхности водой или горячими парами аммиака и орошением поверхности водой.

Возможно применение воздухоохладителей со спирально-навивными ребристыми поверхностями. В соответствии с ГОСТ 18983–73 «Воздухоохладители стальные с поперечно-спиральным оребрением изготовляют воздухоохладители трёх типов: НВОЛ-1 – навесные для камер хранения продуктов; НВОЛ-2 – навесные для камер охлаждения или замораживания; ПВОЛ – постаментные для камер хранения продуктов.

Воздухоохладители навесные имеют площадь поверхности охлаждения от 50 до 250 м². Для изготовления их используют трубы диаметром 25 2,5 мм и _{стальную ленту 20 0,6 мм. Шаг навивки для НВОЛ-1 10 мм, для НВОЛ-2 – 16 мм.}

Воздухоохладители постаментные изготовляют из труб диаметром 38 3 мм и стальной ленты 30 0,8 мм, навиваемой с шагом 13,3 мм. Площадь воздухоохладителей ПВОЛ 100; 160 и 250 м².

Воздухоохладители типов НВОЛ и ПВОЛ могут быть включены как в схемы непосредственного кипения аммиака, так и в схемы с хладоносителем.

На практике встречаются воздухоохладители со спирально-навивными ребристыми поверхностями с шагом 20 и 30 мм и площадью поверхности от 60 до 600 м², изготовляемые по чертежам проектных организаций как нестандартное оборудование.

Для установок, работающих на хладонах, воздухоохладители изготовляют из медных труб диаметром от 10 до 18 мм, с толщиной стенки от 0,5 до 1,5 мм. Ребра пластинчатые из алюминия толщиной 0,3 мм.

Воздухоохладители небольшой производительности, предназначенные для предприятий торговли и общественного питания, выпускают двух типов: с электронагревателями для камер с температурой ниже 2°С и без электронагревателей. Некоторые данные о воздухоохладителях 2ВО приведены в табл. 5.9.

Таблица 5.9

Характеристики воздухоохладителей 2ВО

Воздухоохладители	Площадь поверхности, м2	Тепловой поток при Δt=10°С, Вт	Количество вентиляторов	Мощность электродвигателей, кВт	Габаритные размеры, мм
					высота	длина	ширина
2В07 2В09 2В014 2В020	6,5 9,6 13,6 20	815 1160 1630 2320	1 1 2 2	50 50 100 100	465 465 465 465	555 530 555 630	445 445 765 765

Примечание. Воздухоохладители для камер с температурой ниже 2°С имеют электронагреватели; в обозначение воздухоохладителей с нагревателями входит индекс I (например, 2В09-1).

Для крупных холодильных машин разработан ряд воздухоохладителей, которые могут выпускаться левой и правой моделей. Раздача хладагента производится с помощью распределителя в 18 параллельно работающих шлангов. Все воздухоохладители имеют одинаковые габаритные размеры 1960 970 (975) 320 (400) мм. Размеры в скобках относятся к аппаратам, трубная решетка которых собрана из коробочек. Площадь наружной поверхности аппарата изменяется за счет шага ребер (табл. 5.10).

Таблица 5.10

Зависимость наружной площади поверхности аппаратов от шага ребер

Воздухоохладители	Площадь наружной поверхности, м2	Шаг рёбер, мм	Воздухоохладители	Площадь наружной поверхности, м2	Шаг рёбер, мм
ВО-80 ВО-100	82 105	10 7,5	ВО-150 ВО-300	155 301	5 2,5

Площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя рассчитывают по формуле (5.14), подставив в нее значение коэффициента теплопередачи воздухоохладителя.

Для воздухоохладителей с оребренной наружной поверхностью коэффициенты теплопередачи можно принять в зависимости от температуры кипения аммиака (или хладоносителя):

t, °С –40 –20 –15 0 и выше

k, Вт/(м²·К) 11,6 12,8 14,0 17.5

Для гладкотрубных аммиачных воздухоохладителей k = 35÷43 Вт/(м²·К).

Для воздухоохладителей, работающих на хладонах, при температурном напоре Θ = 10°С коэффициент теплопередачи k =12 Вт/(м²·К). При увеличении температурного напора коэффициент теплопередачи увеличивается.

Разность температур между воздухом в камере и кипящим хладагентом можно принимать в соответствии с рекомендациями, приведенными ранее (см. с. 61).

По рассчитанной площади поверхности подбирают один или несколько воздухоохладителей с таким расчетом, чтобы распределение температур по всему объему помещения было равномерным. При этом нужно следить, чтобы скорость движения воздуха в камере не превышала допустимую.

После выбора воздухоохладителей следует проверить, достаточна ли объемная подача V_в (в м³/с) установленных вентиляторов:

(5.15)

где Q_обор – тепловая нагрузка на оборудование, Вт (кВт);

ρ_в – плотность воздуха, выходящего из воздухоохладителя, кг/м³;

i₁–i₂ – разность энтальпий входящего и выходящего воздуха в воздухоохладителе, Дж/кг (кДж/кг).

Плотность воздуха и энтальпии воздуха на входе и выходе определяют по d–i-диаграмме для влажного воздуха.

Степень охлаждения воздуха в аппарате зависит от назначения камеры и рода хранимого или обрабатываемого продукта. Принимают, что в воздухоохладителях камер хранения воздух охлаждается на 2–3°С, камер холодильной обработки – на 5–10°С, а в некоторых случаях на 15°С.

При подстановке данных в формулу следите за размерностью величин.

Для рассольных воздухоохладителей следует определить расход рассола, полагая, что он нагревается на 2–3°С.

При выборе камерных приборов охлаждения для камер охлаждения или замораживания продуктов необходимо учесть, что в первый период после загрузки продуктов нагрузка на оборудование очень большая (так называемая «пиковая»). Для снятия «пиковых» нагрузок целесообразно увеличить поверхность охлаждающих приборов (обычно воздухоохладителей) на 30% против расчетной.

Примеры расчета камерного оборудования. 1. Определить площадь теплопередающей поверхности батарей камеры хранения мороженых грузов с температурой воздуха t_в= –20°С.

Тепловая нагрузка на камерное оборудование Q_обор = 28180 Вт (см. пример 1 в главе 3). Размеры камеры 24 12 м.

Потолочные батареи удобнее всего размещать между балками. Следовательно, длина батарей может быть не более 10 м, так как должны быть оставлены отступы от стен по 1 м.

Батареи изготавливают из стандартных секций (см. табл. 5.4). Принимаем батарею, состоящую из двух коллекторных секций СК из 5 труб и одной средней секции СС. Длина секций СК 2750 мм, секции СС 4500 мм. Общая длина батареи l_б= 2·2750+4500= =1000 мм. Ширина батарей из 5 труб 1500мм.

Площадь поверхности батарей при шаге навивки рёбер 30 мм (для неупакованных грузов):

Потребную площадь поверхности батарей определяем по формуле (5.13):

где коэффициент теплопередачи потолочной однорядной батареи из оребрённых труб с шагом 30 мм k=4,7 Вт/(м²·К). Разность температур между воздухом камеры и кипящим хладагентом Δt =10°С.

В камере необходимо разместить:

Принимаем 8 батарей. В каждом пролёте устанавливаем оп 2 батареи.

2. Определить площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителей, установленных в камере хранения фруктов с температурой воздуха t_в= 0°С.

Тепловая нагрузка на оборудование Q_обор = 23100 Вт (см. пример 2 в главе 3).

Принимаем, что охлаждение непосредственное. Температура кипения аммиака t₀= –5°С. Коэффициент теплопередачи воздухоохладителя k=16 Вт/(м²·К).

Температура воздуха входящего в воздухоохладитель, t₁=1°С, удельная энтальпия i₁=10000 Дж/кг, температура выходящего воздуха t₂= –1°С, удельная энтальпия i₂=6900 Дж/кг, плотность воздуха ρ_в=1,29 кг/м³.

Потребная площадь поверхности воздухоохладителя:

Принимаем три воздухоохладителя марки ВОП-100 (см. табл. 5.5). Расход воздуха:

Воздухоохладители укомплектованы вентиляторами, обеспечивающими необходимый расход воздуха.