![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Конспект лекций
- •"Холодильное оборудование"
- •7.090221
- •Введение
- •Лекция 1. Области применения и физические принципы получения низких температур
- •1.1. Области применения искусственного холода
- •1.2. Физические принципы получения низких температур
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 5...31; 2, 7] Лекция 2.Термодинамические основы искусственного охлаждения
- •2.1. Принцип работы холодильной машины
- •2.2. Рабочие вещества холодильных машин
- •2.2.1. Требования, предъявляемые к холодильным агентам
- •2.2.2. Классификация, свойства и области применения холодильных агентов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 32...45; 2, с. 6...35] Лекция 3. Циклы и схемы компрессорных холодильных машин
- •3.1. Циклы и схемы газовых холодильных машин
- •3.2. Циклы и схемы паровых компрессорных одноступенчатых холодильных машин
- •3.2.1. Цикл в области влажного пара с детандером
- •Замена детандера дроссельным вентилем
- •Сжатие в области перегретого пара
- •3.2.2. Принципиальная схема и цикл аммиачной холодильной машины с отделителем жидкости
- •3.2.3. Принципиальная схема и цикл фреоновой холодильной машины с регенеративным теплообменником
- •3.3. Циклы и схемы холодильных машин с многоступенчатым сжатием
- •3.3.1. Циклы и схемы двухступенчатых холодильных машин
- •Низкотемпературная холодильная машина на базе винтового компрессора
- •3.4. Принципиальная схема и цикл двухкаскадной холодильной машины
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 52...96; 2, с. 35...50] Лекция 4.Компрессоры холодильных машин
- •4.1. Классификация и маркировка компрессоров
- •4.2. Объемные и энергетические потери в компрессоре
- •4.3. Холодопроизводительность компрессора
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 97; 2, с. 90...162] Лекция 5.Теплообменные аппараты холодильных машин
- •5.1. Конденсаторы
- •5.1.1. Тепловой расчет и подбор конденсаторов
- •5.2. Испарители
- •5.2.1. Расчет и подбор испарителей
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 281...343; 2, с. 166...207] Лекция 6.Вспомогательное оборудование холодильных машин
- •6.1. Аммиачные холодильные машины
- •6.2. Фреоновые холодильные машины
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [2, с. 221...236; 4, с. 130...137] Лекция 7. Кип и автоматика холодильных машин
- •7.1. Классификация и маркировка холодильных машин и агрегатов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, c. 470...490; c. 256...271] Лекция 8.Теплоиспользующие холодильные машины
- •8.1. Пароэжекторные холодильные машины (пэхм)
- •8.2. Абсорбционные холодильные машины (ахм)
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература: [1, с. 387...420, 2; с. 282...299] Лекция 9. Холодильники. Классификация, устройство и планировки
- •9.1. Устройство и планировки холодильников
- •9.2. Тепло- и гидроизоляция холодильников
- •Телоизоляционные материалы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 320-359; 3, с. 168-182, с. 207-214]. Лекция 10. Основы проектирования холодильников
- •10.1. Определение строительной площади холодильника и выбор его планировки
- •10.2. Расчет теплопритоков в камеры холодильника
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 415-431; 3, с. 250-264]. Лекция 11. Системы охлаждения холодильников (сох)
- •11.1. Безнасосные системы с непосредственным кипением холодильного агента
- •11.2. Насосно-циркуляционные системы охлаждения
- •11.3. Системы с промежуточным хладоносителем (рассольные сох)
- •11.4. Камерные приборы охлаждения, их конструкции и методика подбора
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [2, с. 393-415; 3, с. 33-55]. Лекция 12. Оборудование для охлаждения пищевых продуктов
- •12.1. Камеры охлаждения
- •12.2. Оборудование для охлаждения рыбы и жидких пищевых продуктов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [5, с. 83-85; 6, с. 19-60]. Лекция 13. Технологическое оборудование для замораживания в воздухе
- •13.1. Классификация и устройство камерных морозилок
- •13.2. Воздушные морозильные аппараты
- •13.2.1. Морозильные аппараты тележечного типа
- •13.2.2. Конвейерные морозильные аппараты
- •13.2.3. Флюидизационные морозильные аппараты
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература: [6, с. 92]
- •Лекция 14. Современные аппараты интенсивного замораживания
- •14.1. Аппараты бесконтактного замораживания Плиточные аппараты
- •Роторные аппараты
- •Морозильные аппараты барабанного типа
- •14.2. Аппараты контактного замораживания пищевых продуктов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Двухступенчатые, r22
- •Компрессоры российского производства
- •Поршневые компрессоры фирмы «Йорк Рефрижерейшн»
- •Винтовые компрессоры фирмы «грассо Рефрижерейшн»
- •Технические параметры среднетемпературных агрегатов на базе полугерметичных поршневых компрессоров Bitzer (Данные для хлаДона r404а)
- •Приложение в Конденсаторы холодильных машин
- •1. Горизонтальные кожухотрубные
- •2. Вертикальные кожухотрубные
- •3. Испарительные
- •Приложение г Перечень тем самостоятельных работ студентов
- •Приложение д тесты
- •Литература
- •Содержание
10.2. Расчет теплопритоков в камеры холодильника
Цель такого расчета – определить потребность в холоде каждой камеры и по всему холодильнику, чтобы на этой основе подобрать оборудование компрессорного цеха и камерное оборудование в каждую камеру.
При этом следует помнить, что в камерах холодильника поддерживаются не одинаковые температуры: в камерах охлаждения и хранения охлажденных СПП, как правило, поддерживается температура в пределах 0...плюс 5 С, в камерах хранения замороженных грузов минус 18...минус 25С, а в камерных морозилках минус 28...минус 32С.
В соответствии с этим необходимо, чтобы в компрессорном цеху вырабатывался аммиак с температурами кипения в камерных приборах охлаждения, соответственно, минус 7 ... минус 10С, минус 28 … минус 33С и минус 38 ... минус 42С. Для этого в компрессорном цеху необходимо иметь три автономные холодильные установки.
Расчет теплопритоков в каждую из камер проводят по следующей схеме:
, (10.4)
где Q1– теплопритоки через ограждения камеры. Вт;
Q2– теплопритоки, связанные с термической обработкой груза, Вт;
Q3– теплопритоки, связанные с вентиляцией камеры, Вт;
Q4– эксплуатационные теплопритоки, Вт;
Q5– теплоприток от «дыхания» продукции растительного происхождения, Вт.
Теплоприток Q1определяют для каждого из шести ограждений камеры по формуле:
,
Вт (10.5)
где k– коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2К);
F– площадь поверхности ограждения, м2;
t– разность температур наружного воздуха и воздуха в камере, °С.
При строительстве нового холодильника принимают нормативные значения kндля различных ограждений, а при реконструкции старого холодильника (когда здание уже существует) значениеkможно рассчитать для каждого из ограждений по формуле типа (9.3).
Площади поверхностей ограждения камеры выбирают из чертежей холодильника, либо измеряют непосредственно в камере.
Несколько сложнее обстоит дело с величиной температурного напора t. Для наружных ограждений холодильника она рассчитывается по формуле:
. (10.6)
Температура воздуха в камере tв.кобычно известна, а температура наружного воздухаtн.впринимается как расчетная летняя температура для данного региона (ее определяют как среднюю из четырех наиболее теплых пятидневок 25-летнего периода для данной местности) [2, с. 417]. Температуру в неохлаждаемых коридорах, тамбурах, вестибюлях в крупных холодильниках не определяют. При расчете теплопритоков через внутренние ограждения, отделяющие холодильные камеры от этих помещений, расчетный температурный напор принимают как часть температурного напора, определенного по формуле (10.6). Так, для помещений, сообщающихся с наружным воздухом, эта часть составляет 70 % отt, а для помещений, не сообщающихся с наружным воздухом – 60 % и т.д. Существуют также правила расчета разности температур при определении теплопритоков через потолки, полы, лежащие на грунте и расположенные над подвалами и т.д. Подробнее с этими правилами можно познакомиться в [2, 3].
Теплоприток Q1учитывает и влияние солнечной радиации на некоторые поверхности холодильника, т.е. тот дополнительный теплоприток в камеру холодильника, который вызван непосредственным воздействием солнечных лучей. Расчет этого теплопритока выполняют по аналогичной формуле:
, (10.7)
где tc.p– некоторый условный температурный напор, вызванный именно солнечным излучением.
Значения tc.pприведены в справочной литературе в зависимости от ориентации поверхности в пространстве, ее окраски и географического месторасположения холодильника [2, с. 418-420]. Естественно, что этот теплоприток будет иметь место только через те поверхности камеры, которые подвергаются солнечному воздействию.
Процессы охлаждения, а, тем более, замораживания грузов в камерах холодильника очень энергоемки. Поэтому они, как правило, проводятся в специальных помещениях холодильника – камерах охлаждения, либо камерах замораживания (камерных морозилках). В камерах хранения груз только хранится и в редких случаях, когда его температура немного повысилась (например, при перевозке), приходится снова его охлаждать.
Теплоприток Q2определяют по формуле:
, (10.8)
где Мгр– суточное поступление груза в холодильную камеру, кг/сутки;
iн,iк– энтальпия груза, соответственно, при начальной и конечной температурах, Дж/кг;
– время термической обработки груза в холодильной камере, ч.
Если груз поступает на холодильник в таре, то следует учесть и теплопритоки, связанные с охлаждением тары:
, (10.9)
где Мт,ст– масса и удельная теплоемкость материала тары, соответственно, кг и Дж/(кг·К);
tн,tк– начальная и конечная температуры, °С.
Теплоприток Q3учитывает необходимость вентиляции камер холодильника. При этом из камер удаляется холодный воздух, а поступает в камеру теплый, который снова необходимо охладить:
,
(10.10)
где п– кратность воздухообмена в камере, величина, указывающая сколько раз в течении суток воздух в камере заменяется;
V– объем камеры, м3;
, св– плотность и удельная теплоемкость воздуха, соответственно, кг/м3и Дж/(кг·К).
Несколько мелких теплопритоков, связанных с эксплуатацией камеры, учитывается теплопритоком Q4. Сюда относят теплопритоки, учитывающие электрическое освещение камеры, наличие в ней работающих людей и электродвигателей, теплопритоки при открывании дверей и т.д. Каждый из этих теплопритоков легко вычислить, если известны конкретные условия эксплуатации камеры. Однако они, как правило, неизвестны. Поэтому теплопритокQ4часто принимают как некоторую часть теплопритоковQ1иQ3:
(10.11)
Большие значения численных коэффициентов характерны здесь для камер малой емкости.
Теплоприток Q5учитывают только в специализированных холодильниках для плодов и овощей и в камерах для плодов и овощей распределительных холодильников. Появление такого теплопритока связано с «дыханием» продукции растительного происхождения, т.е. с выделением теплоты при биохимических процессах их созревания. Этот теплоприток можно определить по формуле:
, (10.12)
где Ек– емкость камеры, т;
qn,qхр– удельные тепловыделения продукции при температурах поступления и хранения, соответственно. Численные значения этих величин приведены в справочной литературе [2, с. 430].
Итоги расчета теплопритоков в камеры холодильника сводят в общую таблицу и суммируют по каждой камере в отдельности. Эти величины и являются расчетными нагрузками при определении поверхности и выборе камерных приборов охлаждения.
При
расчете нагрузки на компрессор итоги
по каждой камере суммируют для групп
камер с примерно одинаковыми температурами
.
Тепловую нагрузку на компрессор для такой группы камер определяют по формуле:
, (10.13)
где k– коэффициент, учитывающий потери холода в трубопроводах (k= 1,05...1,12 для различных систем охлаждения);
b– коэффициент рабочего времени компрессора (b= 0,7...0,95).
Часто, когда необходимо только оценить численные значения теплопритоков в группу одноименных камер холодильника, используют приближенную методику такого расчета.
Согласно такой методике:
, (10.14)
где Fстр– строительная площадь всех камер сi-той температурой на холодильнике, м2;
– удельная среднестатистическая
тепловая нагрузка, отнесенная к 1 м2пола камер данного типа.
В [3, с. 263] приведены такие значения для различных типов помещений холодного контура холодильника, включая и коридоры. Разумеется, такой расчет носит весьма приближенный характер.