Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Холодильное технологическое оборудование. Учебное пособие.pdf
W
161
При определении конструктивных размеров воздухоохладителя принимаем, что скорость движения воздуха W при прохождении через секцию воздухоохладителя составляет 3,2 м/c.
Тогда скорость набегающего потока в канале
W ===
н
2,3
ϕ
7,1
./88,1
см
Коэффициент сжатия ϕ для оребренного пучка труб при S1
= 110 мм находят по формуле:
δ
⎛⎞
S
1
dU
=
ϕ
SS
11
dddU
ннн
н
⎛⎞
−+ −−
11
⎜⎟
⎝⎠
р
1
+
⎜⎟
⎝⎠
δ
2h
,
р
где δp – толщина ребра, м; U – расстояние между ребрами с учетом снеговой шубы, мм; S
сота ребра; d
– диаметр трубы, мм.
н
– расстояние между трубами; h – вы-
1
При расчете расстояния между ребрами U = 13,3 – 0,8 – 2 · 1
= 10,5 мм, полагая, что толщина снеговой шубы 1 мм.
Тогда
0,110 0,001
⎛⎞
1
+
⎜⎟
0, 038 0, 0105
ϕ
==
0,110 0,110 2 0, 03 0, 008
0, 038 0, 038 0,038 0, 0105
11
−+ −−
⎝⎠
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
⋅
1, 62.
Площадь поверхности живого сечения канала, в котором
размещены секции воздухоохладителя, находят из зависимости:
V
F
к
w
108,6
c
н
===
88,1
2
.25,3
м
S
Н
=⋅=⋅′
=
162
Длину отрезка трубы секции воздухоохладителя lтр принимаем равной 1,1 м.
Тогда ширина канала В с учетом размещения жидкостного
и парового коллекторов ориентировочно составит 1,32 м. Высота
сечения канала Н будет равна 2,46 м (3,25/1,32 ). Количество размещаемых на такой высоте труб можно найти из зависимости:
46,2
H
n
тp
l
11,0
т
.
211
=−==
/
Длина труб в каждом ряду l
составит ≈ 23 м (21×1,1).
mp
Тогда число вертикальных рядов в секции воздухоохладителя
213,2
′
n шт.
=≈
тp
23
9
При шаге между трубами секции S
n
тp
с
2
= 0,115 м высота секции
2
.04,1115,09
м
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в
циркуляционном кольце аппарата можно найти из уравнения:
⎛
РР
⎜
⎝
во
Р
Р
ф
пов
Р
Δ+Δ+Δ+Δ+Δ=Δ
вх
Р
вых
⎞
,а
⎟
⎠
где ΔΡ
, ΔΡф, ΔΡ
во
, ΔΡвх, ΔΡ
пов
– аэродинамическое сопротивле-
вых
ние соответственно оребренной секции воздухоохладителя, блок–
форм, поворотов, воздуха при входе в воздухоохладитель и выходе из него, Па; а – коэффициент, учитывающий сопротивление
трения в канале (для аппаратов а = 1,1–1,15 принимаем а = 1,1).
Аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя ΔΡ
рассчитывают по формуле (24) (см. c. 137).
во
ν
м
163
Число Рейнольдса при кинематической вязкости воздуха
6
(для t
108,10−⋅=
смв/
= –40 ºС) составит (см. приложение
0
2, с. 194).
Re
⋅
=
=
6
−
108,10
⋅
.11259
038,02,3
Тогда аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя при расстоянии между ребрами (см.
формулу (25) (см. с. 138).
13,3 0,8 2 1,5 9,5 ,U
м=−−⋅=
0,45 0,72
30 9, 5
ΔΡ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =
1,35 9 11259 1, 453 3, 2 44, 2 .
во
⎛⎞ ⎛ ⎞
⎜⎟ ⎜ ⎟
38 38
⎝⎠ ⎝ ⎠
−
()
−
0,24
2
Па
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха у
блок–формы с продуктом находим, полагая, что местное сопротивление состоит из сопротивления воздуха при входе в суженное сечение между блок–формами и сопротивления воздуха при
выходе из этого сечения в незанятое формами пространство, т.
е. коэффициент местного сопротивления блок–форм
2
f
ξξξ
ф
выхвх
⎛
⎜
⎝
⎞
⎟
F
⎠
f
⎛
11
⎜
⎝
⎞
−+−=+=
,
⎟
F
⎠
вх
, ξ
где ξ
входе воздуха в сечение, где расположена блок–форма, и при
выходе из него; f, F – площади сечения суженного (f = 0,509 м
и свободного (F = 0,699 м
– коэффициенты местного сопротивлениям при
вых
2
) сечения.
2
Тогда
⎛
1 =−+−=
ξ
⎜
⎜
ф
⎝
⎞
⎛
509,0
699,0
1
⎟
⎜
⎟
⎜
⎠
⎝
2
⎞
509,0
⎟
⎟
699,0
⎠
,34,0
)
⋅
ω
ξ
фф
2
164
22
6
ρ
34,0
в
2
=⋅==ΔΡ
Па
,9,8453,1
где ω – скорость движения воздуха у блок–формы, м/с (ω = 6,0 м/с).
При определении аэродинамического сопротивления поворотов считаем, что n
ворота ω
воротов ξ
= 5 м/с, а коэффициент местного сопротивления по-
пов
= 1,5.
пов
= 4, скорость движения в сечении по-
пов
Тогда
2
пов
5
5,14 Па
2
=⋅⋅=ΔΡ
.98,108453,1
Аэродинамическое сопротивление воздуха при входе в
вентилятор находят из зависимости (16) (см. с. 127).
Для подачи воздуха в каждый из четырех воздухоохладителей в количестве V
тилятора МЦ–7 с диаметром колеса d
= 6,108 м/с принимаем по два осевых вен-
c
= 0,7 м.
в
Скорость движения (м/с) во входном окне вентилятора рассчитывают следующим образом.
4
V
c
W
в
π
d
==
2
вnв
108,64
2
2
7,014,3
⋅⋅
9,7
=
Тогда ΔΡвх при ξвх = 0,5 будет следующим:
вх
2
9,7
5,0
2
=⋅=ΔΡ
Па
.23453,1
При выходе из вентилятора воздух, направляясь к секциям
воздухоохладителя, проходит через диффузор с углом раскрытия 90º. Аэродинамическое сопротивление диффузора с углом
раскрытия 90º рассчитывают по формуле:
2
ω
вых
,
ρ
2
где ω
– скорость движения воздуха в суженном сечении диф-
вых
фузора, м/с (ω
= ωв = 6,78 м/с).
вых
ξ
=ΔΡ
выхвх
Δ
(
)
=
⋅++++
В
165
Коэффициенты местного сопротивлениям диффузора с
углом раскрытия 90º ξ
ξ =ξ
где f
– суженное живое сечение диффузора (f
диф
– расширенное живое сечение диффузора (F
(Па) рассчитывают по формуле:
вых
⎛⎞
f
диф
⎜⎟
⎜⎟
F
диф
⎝⎠
диф
вых диф
=−
2
,1, 1 1
= 0,4 м2); F
диф
= 0,56 м).
диф
Находим численное значение:
7,9
2
⎞
40,0
⎟
⎟
56,0
⎠
2
,09,0
2
⎛
⎜
ξ
диф
Ρ= ⋅ ⋅ =
вых
11,1 =−=
⎜
⎝
0,09 1,453 4.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в
циркуляционном кольце аппарата
=ΔΡ
.2241,10,40,2398,1089,859 Па
Мощность электродвигателей всех вентиляторов определяем из зависимости:
V
ΔΡ
0
.
Ne
=
η
в
Тогда
24, 43 224
⋅
Ne
==
13680 .
т
0, 4
Действительный тепловой эквивалент работы вентиляторов немного больше предварительно принятого (13236 Вт), но
так как в общей сумме теплопритоков это изменение является
незначительным, корректировку площади поверхности воздухоохладителя проводить необязательно.
λ
α
166
Плиточный морозильный аппарат периодического
действия с горизонтальным расположением плит
для замораживания продуктов в блоках
Аппарат периодического действия с горизонтальным расположением плит для замораживания мяса в блоках, уложенных
в противни, имеет производительность
Температура продукта соответственно: начальная
конечная
лить: продолжительность замораживания блока, геометрические
размеры и количество морозильных плит, теплопритоки в аппарат, емкость испарительной системы аппарата, количество жидкого хладагента, циркулирующего в системе, гидравлическое
сопротивление испарительной системы аппарата и мощность
электродвигателя циркуляционного аммиачного насоса.
формуле Планка:
где
ратура теплоотводящей среды, ºС;
эффициенты, зависящие от формы и соотношения размеров за-
мораживаемого продута;
мого продукта, Вт/(м·К);
верхности блок–формы к воздуху.
замораживании, находят по формуле, Дж/кг:
t
= –20 ºС.
2
При расчете морозильного аппарата требуется опреде-
Продолжительность замораживания блока определяют по
q
ρ
3
τ
=
kр
t
– температура начала замерзания продукта, ºС; tc – темпе-
кр
Количество удельной теплоты, отводимой от 1 кг мяса при
213
⎛
П
⎜
δ
⎜
tt
−
c
⎝
– теплопроводность замораживае-
3
– коэффициент теплоотдачи от по-
G' = 500 кг/ч = 0,14 кг/с.
t
= 15 ºС и
1
δ
3
R и Р – вспомогательные ко-
3320000332000
=−=−= hhq
⎞
1
⎟
+
PR
, (31)
⎟
αλ
⎠
. (32)
167
Коэффициент теплоотдачи от площади поверхности морозильной плиты к кипящему холодильному агенту зависит от вида хладагента и удельной тепловой нагрузки:
),,(
α
qAf=
(33)
cp
где А – постоянная, которая зависит от плотности теплового потока и вида холодильного агента.
Средний удельный тепловой поток от площади поверхности замораживаемого блока к площади поверхности морозильной плиты определяют по уравнению:
Q
q
cp
бл
= , (34)
τ
F
2
бл
где
Q – количество теплоты, отводимой от блока (или блоков,
бл
расположенных на одной плите) при его замораживании в аппарате, Дж;
ков, расположенных на одной плите) с морозильной плитой, м
F – площадь соприкосновения блока мяса (или бло-
бл
2
.
Продолжительность замораживания блока определяют в
зависимости от коэффициента теплоотдачи от поверхности плиты к кипящему холодильному агенту. Это можно решить методом последовательного приближения. Задав продолжительностью замораживания блока, вычисляют средний тепловой поток
от поверхности замораживаемого блока к площади поверхности
морозильной плиты, а затем и коэффициент теплоотдачи от поверхности п
литы к кипящему хладагенту.
С помощью найденного значения коэффициента теплоотдачи определяют продолжительность замораживания блока.
Продолжительность замораживании блока τ принимаем
ориентировочно 5400 с.
Коэффициент теплоотдачи при кипении жидкого хладагента находят по формуле:
=
168
α
7.0
. (35)
Aq=
cp
Для аммиака при плотности удельного теплового потока
6,02
мКВтАмВтq
cp
⋅=÷=
Значение
находят из зависимости:
Q
бл
),(
hhnqQ
−= (36)
блблбл
21
q – масса одного блока, кг (принимаем блок размерами
где
бл
0,8x0,25х0,06);
зильной плите блоков
n – количество размещаемых на одной моро-
бл
n
).6(
бл
Находим численные значения:
(0.8 0.25 0.06)1070 12, 8
q кг,
=⋅⋅ =
бл
1.28 6(332 0)10 2550Дж,
Q
=⋅ − =
бл
0.80.256 1,2
F м
=⋅ ⋅=
бл
3
2
.
Тогда
25500 10
q Вт/м
==
cp
2 1.2 5400
⋅⋅
3
⋅
1967
2
,
а
1, 76 1970 356 ( ).
α Вт/ мК⋅=⋅ =
0,7
2
При этих условиях продолжительность замораживания
блока, с, будет следующей:
.
)/(76,1,/25002000
τ
τ
ϕ
ϕ
169
3
107010332
=
τ
⋅⋅
401
+−
06,0
⋅
2
06,0
⎛
⎜
⋅
⎝
1
⎞
4368
356
=
⎟
.
⎠
+
14,14
Найденная расчетом и принятая продолжительность замораживания блока не совпадают, поэтому расчет следует продолжить.
Принимаем новую продолжительность замораживания
4320τ с.=
Тогда по аналогии
q Вт/м
α Вт/(мК
τ с.
25500 10
==
cp
2 1.2 4320
⋅⋅
1, 76 2460 1,76 237 417 );
=⋅ =⋅= ⋅
332 10 1070 0, 06 0, 06 1
⋅⋅
=⋅⋅+=
140 2 41,14 417
−+ ⋅
3
⋅
2460 ;
0,7 2
3
2
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
4262
Найденная расчетом и повторно принятая продолжительность замораживания блока совпадают (расхождение менее 1,5 %).
Так как между блоком замораживаемого продукта и площадью поверхности противня могут находиться воздушные
прослойки, которые увеличивают термическое сопротивление
теплопередачи и продолжительность замораживания, действи-
тельную продолжительность замораживания блока
опреде-
д
ляют по формуле:
τ
=
, (37)
'
ϕ
где
такт (
д
′
– коэффициент, учитывающий неплотный тепловой кон-
′
= 0,85).
Тогда
τττ
+
=
з
=+=
τ
=
τ
⋅
(
=⋅+⋅+⋅=++
м
⋅+=+=
170
4260
τ с.
==
д
0,85
5011
Продолжительность цикла замораживания блока находят
из зависимости:
(38)
вздц .
Принимая, что продолжительность загрузки и выгрузки
τ с,
=
.в
789
тогда
.
ц
58007895011
Принимаем, что аппарат работает в две смены (
16
р
сутки), тогда число циклов работы аппарата
360016
=цn
10
=
.
5800
Геометрические размеры морозильных плит определяются
следующим образом:
длина морозильной плиты, м,
()
⋅= llnbl
плnлпл
21
)
75.105.0203.05625.025
,
(39)
b – ширина блока, м (
где
пл
=
0, 25b
пл
расположенных на одной морозильной плите (
,ll – расстояние соответственно между блоками, расположен-
21
ными на морозильной плите (принимаем
до края плиты (принимаем
l = 0,05 м);
2
);
п – число блоков,
пл
п = 6 шт.);
пл
l = 0,03 м), и от блока
1
ширина морозильной плиты, м,
llb
2
блnл
(40)
9.005.028.02
=
,
ч в