1 Литературный обзор

От количества и качества потребляемых пищевых продуктов зависят нормальное развитие организма человека, его работоспособность и продолжительность жизни. Рациональное питание обеспечивается при определенном соотношении в рационе основных питательных веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов.

Человек удовлетворяет свою потребность в основных питательных веществах, питаясь продуктами животного и растительного происхождения. Эти продукты отличаются по содержанию белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, влаги, а также по характеру и интенсивности изменений их качественных показателей при хранении. По стойкости хранения продовольственные продукты делятся на две основные группы: более стойкие, способные длительное время сохраняться в обычных условиях, и менее стойкие – скоропортящиеся. Поэтому методы хранения должны быть строго дифференцированы применительно к особенностям каждого продукта. Основные продукты питания человека – мясо, рыба, молоко, яйца, овощи, фрукты – относятся к скоропортящимся продуктам. Высокое содержание влаги в этих продуктах создает условия для интенсивного развития микробиологических и биологических (ферментативных) процессов. Под действием микроорганизмов и тканевых ферментов происходит процесс распада сложных органических веществ, являющийся основной причиной порчи пищевых продуктов.

Основным назначением холодильного предприятия в пищевой промышленности является создание условий, обеспечивающих сохранность и высокое качество скоропортящейся продукции животного и растительного происхождения. Эта задача может быть успешно решена созданием непрерывной холодильной цепи, т. е. комплекса технических средств, обеспечивающих непрерывное воздействие низких температур на скоропортящиеся продукты начиная с момента их производства (или заготовки) до их потребления.

Создание непрерывной холодильной цепи связано с использованием разнообразных холодильных предприятий - холодильников - и организацией связи между ними.

Холодильник - это промышленное предприятие, предназначенное для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов. Холодильники имеют характерные особенности:

1. В них обрабатываются и хранятся продукты, требующие для своего сохранения поддержания заданных температур ниже температуры окружающей

среды и определенной относительной влажности, а в некоторых случаях — заданной подвижности воздуха и определенного воздухообмена или даже определенного состава газовой среды (например, при хранении фруктов в среде с повышенным содержанием диоксида углерода или другого газа).

2. Теплота и влага наружного воздуха стремятся проникнуть в холодильник, что требует создания специальных ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещений и разработки методов устранения вредных последствий этого явления.

3. Большой объем перемещаемых грузов, и необходимость быстрой их разгрузки требуют широкого применения транспортных средств.

4. К холодильникам предъявляются высокие санитарные требования.

Холодильники можно классифицировать по назначению. Каждый тип холодильника имеет свои особенности, которые приходится учитывать при проектировании и эксплуатации. Эта классификация наиболее полно отражает особенности работы холодильников и их оборудования. Различают следующие типы холодильников: производственные, базисные, распределительные, портовые, торговые, транспортные и бытовые.

Распределительные холодильники строят в городах и промышленных центрах и служат для круглогодового снабжения населения скоропортящимися продуктами, централизованную доставку их в магазины и столовые обслуживаемого района, формирование торгового ассортимента, выполняют все возможные товароведческие операции. На распределительные холодильники грузы поступают с производственных холодильников. Грузы, отеплившиеся в пути, доохлаждаются и домораживаются в камерах распределительных холодильников. Они характеризуются относительно большой вместимостью помещений для хранения продуктов и большим грузооборотом. В средних и крупных промышленных центрах распределительные холодильники часто имеют производственные цехи: производства мороженого, водного и сухого льда, фасовки масла и др.

Проектирование распределительного холодильника ведется в соответствии нормативными документами, в том числе:

• СН 245-71 «Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий»

• СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений»

•СНиП 2.11.02-87 «Холодильники», СНиП 31-03-2001 «Производственные здания», СНиП 2.09.03-85 «Сооружения промышленных предприятий, СНиП 31-04-2001 «Складские здания»

• СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»

• ПБ 09-595-03 «Правила безопасности аммиачных холодильных установок», «Правила устройства и безопасной эксплуатации холодильных систем», « Правила техники безопасности на фреоновых холодильных установках».

Исходя из заданной производительности распределительного холодильника, можно сделать следующий вывод, что при проектировании данного холодильника целесообразно использование аммиачной холодильной установки. Учитывая, что данному предприятию необходимо небольшое количество холода, то целесообразным будет использование крупных поршневых агрегатов. Для поддержания необходимой температуры в камерах применяются аммиачные батареи.

В роли холодильного агента применяется аммиак. Аммиак R 717 (NH₃). Бесцветный газ с резким запахом, температура кипения NH₃ при барометрическом давлении минус 33,3 ⁰С. Он обладает хорошими термодинамическими свойствами, большой объемной холодопроизводительностью.

Аммиак практически нерастворим в масле и очень интенсивно поглощается водой. Утечки аммиака из холодной системы легко обнаруживаются по запаху или с помощью лакмусовой бумаги. С черными металлами (сталь, чугун) аммиак не вступает в реакцию, но в присутствии влаги разъедает цинк, медь и медные сплавы.

Оказывает вредное действие на человека – раздражает слизистые оболочки глаз, желудка, дыхательных путей, вызывает ожоги кожного покрова и спазмы дыхательных органов. Обладая резким запахом, аммиак распознается органами осязания человека при концентрации 0,0005%. При содержании аммиака в воздухе свыше 0,5% возможно отравление человека. При концентрации в воздухе 16…27% R 717 (аммиак) образует взрывчатую смесь.

Аммиак – дешевый хладагент с очень хорошими термодинамическими характеристиками. Он применяется в средних и крупных холодильных машинах с поршневыми и винтовыми компрессорами. Холодильные машины, работающие на R 717, функционируют при температуре кипения хладагента до минус 70 ⁰С. В малых холодильных машинах NH₃ не применяется из-за его токсичности и взрывоопасности.

Холодильные установки распределительного холодильника поддерживают несколько различных температур кипения. При работе холодильной установки на несколько температур кипения узлы испарительных систем выполняют обычно независимыми друг от друга. Относительно низкую температуру кипения (ниже минус 25 ⁰С) обычно получают с помощью двухступенчатого агрегата, состоящего из двух одноступенчатых компрессоров и индивидуального промсосуда. Однако в последние годы получили распространение так называемые компаундные схемы, в которых циркуляционные ресиверы, работающие при более высоких давления кипения, используют одновременно и как промежуточные сосуды для ступеней, работающих при более низких давлениях. Учитывая многообразие выполняемых функций, этот ресивер обычно называют компаундным.

Термодинамически компаундная схема эквивалентна схеме многоступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением, промежуточным сосудом без змеевика и промежуточными температурами, совпадающими с температурами кипения, которые поддерживаются в охлаждаемых объектах.

Применение компаундных схем позволяет отказаться от промежуточных сосудов, создающих определенную опасность гидравлического удара для компрессора ступени высокого давления, а также использовать компрессоры одноступенчатого сжатия, что упрощает систему автоматического управления и делает ее более надежной.

Достоинствами компаундной холодильной установки являются упрощение схемы, уменьшение числа аппаратов (промсосудов), сокращение длины трубопроводов, количества арматуры, приборов автоматики, возможность применения однотипных компрессоров, а значит и однотипных запасных частей, расходных материалов /3, с.211/.

Конденсатор служит для передачи теплоты холодильного агента охлаждающей среде или «источнику высокой температуры». В общем случае перегретый пар холодильного агента в конденсаторе охлаждается до температуры насыщения, конденсируется и охлаждается на несколько градусов ниже температуры конденсации.

Воздушные конденсаторы получили широкое применение для аммиачных и хладоновых холодильных машин в большом интервале производительности.

При работе машины на хладагентах, ограничено растворяющих в себе смазочное масло, последнее уносится из компрессора в систему, оседает на стенках теплообменных труб аппаратов и ухудшает их работу. Для удаления масла из системы в машинах, работающих на таких хладагентах как R717, служат маслоотделители и маслосборники. Гидроциклоны – маслоотделители инерционного типа, предназначены для отделения смазочного масла от жидкого хладагента с ограниченной растворимостью.

Из-за наличия в системе неконденсирующихся газов ухудшается энергетическая эффективность холодильной машины, так как снижаются коэффициенты теплопередачи в аппаратах, повышается давление конденсации и увеличивается расход энергии на сжатие пара хладагента в компрессоре. Для удаления попадающего в холодильную систему воздуха устанавливают воздухоотделитель /3, с.357/.

По назначению ресиверы делятся на: линейные, циркуляционные и дренажные. Назначением линейного ресивера является освобождение конденсатора от жидкого хладагента и обеспечение равномерной подачи его на регулирующую станцию. Выбор типа линейного ресивера существенного значения не имеет. Применяют только ресиверы проходного типа горизонтального исполнения промсосуда. Линейный ресивер является общим элементом для холодильной установки, и количество их должно быть минимальным.

Циркуляционные ресиверы применяют в насосных, циркуляционных схемах подачи хладагента в испарительную систему. Этот ресивер обеспечивает устойчивую работу аммиачных насосов. Узел циркуляционного ресивера может иметь несколько вариантов исполнения: горизонтальный циркуляционный ресивер не выполняющий функции отделения жидкости, он дополняется устанавливаемым над ним отделителем жидкости; вертикальный циркуляционный ресивер выполняющий функцию отделителя жидкости; горизонтальный циркуляционный ресивер, совмещающий функции отделителя жидкости.

Дренажные ресиверы предназначены для выпуска в них жидкого хладагента при ремонте основных аппаратов и оттаивании снеговой шубы с батарей непосредственного испарения.

Компаундный ресивер может выполнять функции линейного, циркуляционного и дренажного ресиверов, промсосудов и отделителя жидкости.

Целевое назначение установки определяет выбор вида хладоснабжения (централизованное, децентрализованное), способа охлаждения (непосредственный, косвенный), типа компрессорного агрегата (поршневой, винтовой, аммиачный, хладоновый, с автоматически изменяемой или неизменяемой производительностью).

Расчетный режим работы холодильной установки (температуры кипения и конденсации хладагента, охлаждающей воды, хладносителя на выходе из испарителя; давления кипения, конденсации, промежуточное) определяет выбор марки агрегата (высоко-, средне- и низкотемпературный, одно- и двухступенчатый) и вида схемы установки (традиционная, компаундная). Границей применения одноступенчатых агрегатов считают отношения давлений конденсации и кипения π=5÷7. компаундную схему предпочтительней выбирать для условий, при которых требуется компактность и высокий уровень автоматизации и надежности /2, с.80/.

При регулировании холодильной установки стремятся поддерживать оптимальный режим ее работы, под которым следует понимать не только наиболее экономичный режим, но и безопас­ный и обеспечивающий долговечность оборудования. Достигается он установлением и поддержанием оптимальных перепадов температур между средами в теплообменных аппаратах, опти­мального перегрева пара на всасывающей стороне и определенной температуры перегрева на нагнетательной стороне компрессора.

Современное аммиачное холодильное оборудование. Что касается качества, то сегодня промышленное аммиачное холодильное оборудование существенно отличается от того, которое использовалось на советских предприятиях. Современные холодильные камеры, воздухоохладители и холодильные агрегаты сегодня способны экономить заметно большее количество электроэнергии в зависимости от режима работы, например, регулируя производительность холодильного агрегата или используя высококачественную изоляцию. Кроме того, в современных холодильных агрегатах используются технологии, позволяющие обеспечивать значительно меньший уровень шума в производственных помещениях, вызванный работой агрегатов. На сегодняшний день на рынке представлено различное промышленное аммиачное холодильное оборудование, позволяющее решать любые, даже самые сложные задачи, связанные с получением холода.