Хладотранспорт Учебное пособие

3. Холодильные сооружения

3.3. РАСЧЕТ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ХОЛОДИЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Процесс передачи энергии из одной среды в другую через ограждение показан на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Процессы перехода энергии через ограждение:

а – менее плотная среда; б – плотная среда

Этот процесс представляет собой передачу энергии от среды к стенке ограждения α1, передачу энергии от одной стенки к другой λ и от стенки к другой среде α2. На рис. 3.1, б показан наиболее интенсивный переход энергии, так как материал, из которого выполнено ограждение, более плотный и поэтому обладает лучшими теплопроводными свойствами. Каждый материал имеет индивидуальные теплопроводящие свойства, которые характеризуются коэффициентами теплоотдачи α и теплопроводности λ. В целом процесс теплообмена между одной точкой (точка а) и другой (точка b) средой через ограждение характеризуется коэффициентом теплопередачи К, который является функцией коэффициентов α и λ:

91

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ХЛАДОТРАНСПОРТ

где К – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2·К); αн и αв – коэффициенты теплоотдачи соответственно от воздуха к стенке и от стенки к воздуху, Вт/(м2·К); σиз, σ1, σп – толщина слоя основного изоляционного и других строительных материалов, м; λиз, λ1, λп – коэффициенты теплопроводности изоляционного и других строительных материалов, Вт/(м2·К).

Проектируя холодильные сооружения, подбирают род изоляционного материала и намечают конструкцию ограждения. По справочным данным определяют для принятых изоляционных и строительных материалов значения коэффициентов теплоотдачи и теплопроводности. Затем принимают значение коэффициента теплопередачи и в соответствии с вышеприведенной формулой определяют толщину изоляционного слоя заданного ограждения:

Толщина теплоизоляционного слоя конструкции должна соответствовать оптимальному значению коэффициента теплопередачи, при котором сумма эксплуатационных расходов Σ с учетом стоимости производства холода В, амортизационных отчислений на теплоизоляцию А и холодильное оборудование С будет минимальной:

Σ = А + В + С = min.

Толщина теплоизоляции не должна допускать конденсации влаги на поверхности стен. Конденсации не будет на теплой поверхности ограждения, если расчетный коэффициент теплопередачи будет следующим:

где α – коэффициент теплоотдачи поверхности ограждения более теплой стороны, Вт/(м2·К); tт.к, tх.к – температура воздуха теплой и холодной камер, °С; tр – температура точки росы (конденсации влаги) для воздуха тепловой камеры, определяется по температуре и влажности, °С.

92

3. Холодильные сооружения

3.4.ХОЛОДИЛЬНИКИ

3.4.1.Основные типы холодильников

Холодильники предназначены для охлаждения, замораживания пищевых продуктов при низких температурах или только для хранения продуктов, охлажденных или замороженных на других холодильниках.

Производственные холодильники обслуживают холодом предприятия пищевой промышленности (мясокомбинаты, рыбокомбинаты, маслодельные заводы и др.), составляя часть или цех этих предприятий.

Распределительные холодильники имеют большую емкость, служат для длительного хранения пищевых продуктов в центрах потребления. Они бывают универсальные или специализированные для однородного груза – мяса, рыбы, масла.

Распределительный холодильник, на котором осуществляется производство мороженого, водного или сухого льда, называется хладокомбинатом.

Распределительные холодильники строят в крупных промышленных центрах. Их основная задача – прием грузов, поступающих в основном железнодорожным транспортом; временное хранение, формирование партий для отправления в реализационные холодильники автомобильным и железнодорожным транспортом. Холодильники долгосрочного хранения предназначены для хранения государственных ресурсов скоропортящихся продуктов.

Портовые холодильники обслуживают перевозки между портами и перевалку грузов из судов-рефрижераторов и изотермических вагонов или обратно. Портовые холодильники часто принимают рыбу для длительного хранения от производственных рыбных холодильников или промысловых судов-рефрижераторов.

Холодильники смешанного типа выполняют одновременно роль распределительных и портовых холодильников.

Мелкие холодильники торговых предприятий служат для краткосрочного хранения пищевых продуктов. К ним условно относятся отдельные камеры, шкафы и прилавки.

Транспортные холодильники – это изотермические вагоны, сударефрижераторы, автомобили-рефрижераторы.

Каждый холодильник характеризуется емкостью. Для сравнения их между собой введено понятие условной емкости, под которой при-

93

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ХЛАДОТРАНСПОРТ

нимается количество мороженого мяса, размещаемого в камерах при полной загрузке.

Холодильники по емкости камер хранения условно делятся на крупные при общей емкости камер от 3000 до 10 000 т, сверхкрупные – свыше 10 000 т, средние – до 3000 т и малые – до 20 т.

По системе охлаждения различают холодильники с аммиачными или фреоновыми холодильными машинами, с ледяным охлаждением.

По этажности – одно- и многоэтажные. К основным достоинствам одноэтажных холодильников следует отнести возможность ускоренного строительства, большой погрузочно-разгрузочный фронт и фронт платформ с горизонтальным перемещением груза, оптимальные условия для механизации грузовых работ. К недостаткам – потребность большой площадки для постройки, увеличенный теплоприток, необходимость искусственного подогрева грунта под низкотемпературными камерами.

3.4.2. Холодильники ледяного охлаждения

Используемые холодильники ледяного охлаждения в зависимости от их конструкции и запаса льда можно разделить на следующие виды: ледяные хранилища с сезонным запасом льда; склады-холодильни- ки из льда и мерзлого грунта; капитальные ледники с сезонным запасом льда. Сооружения из льда обеспечивают температуру хранения от 0 до 5 °С при относительной влажности воздуха 95–100 %. На северовостоке страны ледяные и льдомерзлые склады-холодильники обеспечивают температуру –10 °С и ниже. Для понижения температуры используются ледяные склады со льдосоляным охлаждением, а также эксплуатируются ледяные машинные холодильники с зимней хладозарядкой емкостью 1000 т мороженых грузов. Сооружают склады обычно путем намораживания льда по временной деревянной опалубке. При их проектировании надо учитывать особенности льда как строительного материала. При добавлении в лед опилок прочность его повышается в 1,5–2 раза. Строительство таких холодильников обходится значительно дешевле производства обычного холодильника с искусственным охлаждением.

94

3. Холодильные сооружения

3.4.3. Проектная документация

Проект холодильников должен содержать графический материал с расчетно-пояснительной запиской и технико-экономическими обоснованиями строительства, а также с запиской об экономичности его работы. Разработка проектных материалов ведется в три этапа: составление проектного задания, технического проекта и рабочих чертежей.

Проектное задание выявляет экономическую целесообразность и техническую возможность строительства данного холодильника. Исходными материалами служат задание хозяйственной организации, определяющее объем строительства, и основные требования к нему. На основании этого задания производят экономические и технические изыскания с предоставлением следующих материалов:

1)план земельного участка в масштабе с указанием подъездного железнодорожного пути и автомобильной дороги;

2)титульный список сооружений на строительной площадке;

3)данные о грунте, близости грунтовых вод, источнике водоснабжения и отвода сточных вод;

4)данные по энергоснабжению, планировке холодильника, намечается система охлаждения;

5)предварительная смета в укрупненных измерителях. Технический проект разрабатывается на основе утвержденного за-

казчиком проектного задания. Он должен содержать исчерпывающие данные по строительной части холодильника и холодильному оборудованию. В состав технического проекта входят:

1)план и разрезы здания холодильника;

2)изоляционная конструкция камер, аппаратов, трубопроводов;

3)теплотехнические расчеты, расчет холодильного оборудова-

ния;

4)схемы трубопроводов холодильного агента, рассола и воды;

5)технические условия на заказ холодильного и прочего оборудования;

6)сметы на строительные, санитарно-гигиенические работы и т. д. Рабочие чертежи должны дать графический материал, по которому

может быть осуществлено строительство проектируемого холодильника. К проекту холодильника прилагают соответствующую документацию: экономическое и техническое обоснование, документы о рассмотрении и утверждении проекта, протоколы экспертизы.

95

3. Холодильные сооружения

Для примера рассмотрим планировку многоэтажного холодильника, так как одноэтажные являются менее сложными. Планировку производят в соответствии с сеткой колонн при обычном расстоянии между осями 6 м. Камеры располагают по горизонтали и вертикали таким образом, чтобы разность температур смежных камер была возможно меньше. Чтобы предупредить промерзание грунта, на многоэтажных холодильниках в первом (подвальном) этаже необходимо расположить камеры с плюсовыми температурами. Высота камер с подвесными путями – от 3,6 до 4,5 м, для камер с морожеными продуктами – 3,2 м. Высота камер одноэтажных холодильников – от 7 до 19,5 м. При планировке холодильников необходимо предусмотреть достаточный фронт грузовых работ и, по возможности, наименьшие пути перемещения грузов. Обычно подъемники и лестницы располагают со стороны железнодорожных и автомобильных платформ вне изолированного контура холодильника. Железнодорожная и автомобильная платформы соединены коридором. Перед подъемниками на каждом этаже устраивают вестибюли для грузовых работ. Длина коридоров должна быть минимальной. Для уменьшения потерь холода

впервом этаже предусматривают тамбуры – температурные шлюзы.

Водноэтажных пристройках к зданию холодильника располагают лаборатории, кабинеты санитарных и ветеринарных врачей, помещения кладовщиков, цеховые конторки. Пример планировки холодильников приведен на рис. 3.3.

Конструкция здания холодильника имеет ряд особенностей. Стены, пол, крыша помимо своего основного назначения должны обеспечивать заданный тепловой режим внутри помещения при неблагоприятных внешних факторах. Достигается это путем их изоляции. Толщину изоляционного слоя определяют по расчетам. Кроме того, должна быть обеспечена гидроизоляция помещений. В связи с этим конструкция стен, крыши, пола холодильника отличается сложностью и многослойностью.

3.4.6.Теплотехнический расчет холодильника

Теплотехнический расчет производят для наиболее неблагоприятных условий – высокая температура наружного воздуха и максимальная загрузка продуктами, подлежащими охлаждению и замораживанию. Расчеты определяют также холодопроизводительность оборудования. Для них необходимо иметь план и разрез холодиль-

97

3. Холодильные сооружения

ника с размерами камер, знать заданные температуры, ориентировку холодильника по сторонам света и климатические условия. В целом расчет аналогичен теплотехническому расчету изотермического вагона. Особенностью является то, что расчеты проводятся для каждой отдельно взятой камеры. Для подбора компрессоров предварительно по требуемой температуре испарения объединяют часовые расходы холода камер с одинаковым температурным режимом. По такой группировке температур испарения устанавливают требуемую рабочую холодопроизводительность отдельных компрессоров.

3.4.7. Работа технологического цеха

Планирование и учет операций по охлаждению, замораживанию и хранению продовольственных грузов ведут в следующих единицах:

–поступление, охлаждение и замораживание грузов в натуральном весовом выражении – тоннах;

–хранение в тонно-днях по отдельным видам грузов (мясо, масло, рыба, фрукты и т. д.);

–общий грузооборот в приведенных тонно-днях хранения. Общий грузооборот на холодильниках определяют суммировани-

ем операций по охлаждению, замораживанию и хранению. При этом применяют следующие коэффициенты:

–охлаждение грузов – 11,2;

–замораживание грузов – 40,5;

–приведенные тонно-дни хранения – 1,0.

Пример. Определить приведенный грузооборот холодильника при охлаждении грузов – 2000 т, замораживании – 1000 т и хранении – 250 000 т-дн. Приведенный грузооборот составит 2000 · 11,2 + 1000 ×

×40,5 + 250 000 · 1,0 = 311 000 т-дн.

Втехнологическом цехе холодильника выполняют погрузочноразгрузочные работы и товароведческие операции – сортировку грузов, маркировку, разборку по трафаретам, переборку, зачистку. Например, к товароведческим операциям для мяса относится сортировка его по упитанности, качеству и видам.

К вспомогательным операциям технологического цеха относятся также ветеринарно-санитарная экспертиза, ремонт тары, обслуживание железнодорожного пути и пр.

К погрузочно-разгрузочным работам относятся погрузка и выгрузка грузов из железнодорожных вагонов, автомобилей, прием груза в

99

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ХЛАДОТРАНСПОРТ

камеры хранения с укладкой в штабели, перекладка груза в камерах (перештабелирование) и выпуск груза из камер хранения. Эти виды работ отличаются большой трудоемкостью и выполняются бригадами грузчиков, использующих различные средства механизации.

Наряду с основными операциями – приемом, хранением, сортировкой и выдачей грузов – зарубежные холодильники осуществляют охлаждение и замораживание продуктов, глазирование, размораживание, обвалку и расфасовку мяса, упаковку продуктов, ветеринарный надзор и инспекцию. Важным элементом работы холодильников является подготовка заказов по предварительным заявкам клиентов. Заказы доставляются фирменным магазинам, их филиалам, ресторанам, учреждениям средствами холодильников с полным обслуживанием до пункта назначения. В каждом грузовом пакете, поступающем на холодильник, обычно содержится один вид продукта. Поэтому при подготовке заказов приходится пакеты расформировывать и составлять новые из продуктов различных видов, а также упакованных

вболее мелкую тару.

3.4.8.Обслуживание холодильных камер

Перед загрузкой камеры вместе с цеховым инвентарем (поддоны, решетки, рейки, транспортные средства и штабелеукладчики) должны быть приведены в надлежащее санитарное состояние и при необходимости продезинфицированы в целях предупреждения зараженности камер микроорганизмами. Для своевременного выявления микробиальной загрязненности холодильных камер осуществляют микробиологический контроль. Периодичность контроля камер: с температурой воздуха –12 °С и ниже – один раз в квартал, с температурой –11,9 °С и выше – два раза в квартал.

В камеры охлаждения поступают продукты в неохлажденном состоянии, а также продукты с температурой выше предусмотренной технологической инструкцией (на охлаждение). Эти камеры оборудованы воздухоохладителями с побудительной циркуляцией воздуха. Температуру в камерах охлаждения поддерживают близкой к криоскопическим температурам продуктов. Скорость движения воздуха в камере зависит от вида продуктов и поддерживается от 0,2 до 2,0 м/с, относительная влажность – от 85 до 95 % при интенсифицированном двухстадийном охлаждении, в начале охлаждения поддерживают температуру –10...–12 °С, а затем –1,0 °С. Продукты размещают в каме-

100