К. А. Ржесік методологія створення прогресивного холодильного технологічного обладнання



Сторінка1/4
Дата конвертації30.12.2016
Розмір0.69 Mb.
  1   2   3   4
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ І ТОРГІВЛІ ім. М. І. Туган – Барановського

Інститут харчових виробництв
Кафедра холодильної і торгівельної техніки

К. А. Ржесік
МЕТОДОЛОГІЯ СТВОРЕННЯ ПРОГРЕСИВНОГО ХОЛОДИЛЬНОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ
Тексти лекцій з дисципліни

“Методологія створення прогресивного холодильного технологічного обладнання”

Для студентів денної та заочної форм навчання cпеціальності 7.090221, 8.090221

“Обладнання переробних та харчових виробництв”


ЗАТВЕРДЖЕНО

на засіданні кафедри холодильної і

торгівельної техніки

протокол № 7

від 10.10.2011

Донецьк - 2011



Зміст
Лекція 1: ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ ХОЛОДИЛЬНИКІВ……………………..3

1.Визначення будівельної площі холодильника і вибір його плану…………………...3

2.Розрахунок теплоприпливів в камери холодильника………………………………...5

Лекція 2: СИСТЕМИ ОХОЛОДЖУВАННЯ ХОЛОДИЛЬНИКІВ (СОХ)……….9

1.Безнасосні системи з безпосереднім кипінням холодильного агента……………..10

2.Насосно – циркуляційні системи охолоджування…………………………………..14

3.Системи с проміжним холодоносієм (розсольні СОХ)……………………………...15

4.Камерні прилади охолоджування, їх конструкції і методика підбору……………..16

Лекція 3: ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОХОЛОДЖУВАННЯ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ…………………………………………………………………………….22

1. Камери охолоджування……………………………………………………………….22

2. Обладнання для охолоджування риби і рідких харчових продуктів……………...27

Лекція 4: ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ЗАМОРОЖУВАННЯ В IIOBITPI…………………………………………………………………………………29

1. Класифікація i будова камерних морозилок………………………………………...31

2. Повітряні морозильні апарати……………………………………………………….32

Лекція 5: СУЧАСНІ АПАРАТИ IHTЕHCИBHOГО ЗАМОРОЖУВАННЯ……49

1. Апарати безконтактного заморожування……………………………………………49

2. Апарати контактного заморожування харчових продуктов……………………….60

Лекція 1: ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ ХОЛОДИЛЬНИКІВ
1.Визначення будівельної площі холодильника і вибір його плану.

2.Розрахунок теплоприпливів в камери холодильника.


Проект холодильника зазвичай розробляють на основі завдання на проектування, техніко – економічного обґрунтування і інженерних досліджень. Але при студентському проектуванні обмежуються тільки завданням на проектування.

Основними етапами проектування є:



  1. Визначення будівельної площі холодильника.

  2. Вибір його плану.

  3. Визначення тепло припливів в кожну камеру і по холодильнику в цілому.

  4. Підбір устаткування компресорного цеху і камерних приладів охолоджування.

  5. Складання функціональної схеми холодильної установки.


1.Визначення будівельної площі холодильника і вибір його плану.
Найважливішою складовою завдання на проектуванні є таблиці вантажообігу, в яких наводиться щомісячне завантаження камер зберігання заморожених і охолоджених вантажів. З них вдається з’ясувати максимальне завантаження холодильника охолодженими  і замороженими вантажами . Але, оскільки ці максимальні завантаження, як правило, доводяться на різні місяці року, загальну ємність холодильника, крім камер зберігання заморожених і охолоджених вантажів, камери з універсальним режимом зберігання, які, залежно від ситуації, що склалась, можуть виконувати роль і перших, і других. Таким чином, загальну максимальну площу холодильника вдається дещо понизити, розбивши її на три складових: камери зберігання охолоджених вантажів , камери зберігання заморожених вантажів  і камери з універсальним режимом зберігання .

Для кожного з трьох перерахованих вище типів камер спочатку визначають необхідний вантажний об’єм:





де  – питома норма завантаження об’єму камери, залежна від виду вантажу [2, c. 312] (для умовного вантажу прийнято ), .

Потім визначають необхідну вантажну площу камер i-го типу:



де  – висота штабеля, залежна від висоти камер проектованого холодильника, м.

І на закінчення знаходять будівельну площу камер:



де  – коефіцієнт використання будівельної площі камери, що враховує наявність проходів між штабелями вантажу, відступи від стін і тому подібне. Цей коефіцієнт приймають таким, що дорівнює 0,65 … 0,75 для камер площою від 20 до 100 м2, 0,75 … 0,8 – для камер площею від 100 до 400 м2, і 0,8 … 0,85 – для камер площею більш 400 м2.

Загальну будівельну площу будівлі холодильника можно розрахувати за формулою:



враховуючи при цьому наявність коридорів в ізольованому контурі, а також не ізольовану частину холодильника.

Завершується розрахунок визначенням приблизних ліній розміру будівлі холодильника. Для випадку одноповерхового холодильника запишемо:

м2.

Якщо прийняти 

де  загальна довжина будівлі холодильника;

Bйого ширина.

Далі коректують отримані значення A і B так, щоб хоча б одна із сторін була кратною шести метрам.

При проектуванні багатоповерхових будівель промислових холодильників слід враховувати, що неізольована частина холодильника, як правило, розміщується чи на деякій частині першого поверху, чи у невеликому пристрої до ізольованого контура. В останньому випадку лінійні розміри будівлі розраховують за попередньою схемою, однак використовуючи при цьому будівельну площу тільки одного поверху :



де  – проектуємо кількість поверхів.

Після таких розрахунків вибір плану холодильника зводиться до ідентифікації холодильника, який проектується, з одним з типових проектів холодильників ДНІПРОХОЛОДу, широкий вибір яких наведений також в літературі [3, c. 250 … 256].
2.Розрахунок теплоприпливів в камери холодильника.
Мета розрахунку тепло припливів в камери холодильника – визначити потребу в холоді кожної камери і по всьому холодильнику, щоб на цій основі підібрати устаткування компресорного цеху і камерне устаткування в кожну камеру.

При цьому слід пам’ятати, що в камерах холодильника підтримуються не однакові температури: у камерах охолоджування і зберігання охолоджених ШХП, як правило, підтримується температура в межах 0 … +5, у камерах зберігання заморожених вантажів – 18 … – 25 , а в камерних морозилках –28 … – 32.

Відповідно до цього необхідно, щоб в компресорному цеху вироблявся аміак з температурами кипіння в камерних приладах охолоджування, відповідно, – 7 … – 10, – 28 … – 33 і – 38 … – 42. Для цього в компресорному цеху необхідно мати три автономні холодильні установки.

Розрахунок тепло припливів в кожну з камер проводять за наступною схемою:





де  – теплоприплив через огорожі камери, Вт;



 – теплоприпливи пов’язані з термічною обробкою вантажів, Вт;

 – теплоприпливи пов’язані з вентиляцією камери, Вт;

 – експлуатаційні тепло припливи, Вт;

 – тепло приплив від ‘’дихання‘’ продукції рослинного походження, Вт.

Теплоприплив визначають для кожної з шести огорож камери за формулою:





де  – коефіцієнт теплопередачі огорожі, 



 – площа поверхні огорожі, м2;

 – різниця температур зовнішнього повітря і повітря в камері, .

При будівництві нового холодильника приймають нормативні значення  для різних огорож, а при реконструкції старого холодильника (коли будівля вже існує) значення  можна розрахувати для кожної з огорож.

Площі поверхня огорожі камери вибирають з креслень холодильника, або вимірюють безпосередньо в камері.

Дещо складніша справа з величиною температурного натиску . Для зовнішніх огорож холодильника вона зараховується за формулою:





Температура повітря в камері  зазвичай відома, а температура зовнішнього повітря  приймається як розрахункова літня температура для даного регіону (її визначають як середню з чотирьох найбільш теплих п’ятиденок 25-річного періоду для даної місцевості) [2, c. 417]. Температура в неохолоджуваних коридорах, тембурах, вестибюлях великих холодильників не визначають. При розрахунку тепло припливів через внутрішні огорожі, що відокремлюють холодильні камери від цих приміщень, розрахунковий температурний натиск приймають як, частку температурного натиску, визначеного за формулою (6). Так , для приміщень, що сполучаються із зовнішнім повітрям. Ця частка складає 70% від , а для приміщень, що не сполучаються із зовнішнім повітрям – 60% і так далі. Існують також правила розрахунку різниці температур при визначенні тепло припливів через стелі, підлоги, лежачі на ґрунті і розташовані над підвалами і так далі. Докладніше з цими правилами можна ознайомитися в [2, 3].

Теплоприплив  враховує і вплив сонячної радіації на деякі поверхні холодильника, тобто той додатковий тепло приплив в камеру холодильника, який викликаний безпосередньою дією сонячних променів. Розрахунок цього тепло припливу виконують за аналогічною формулою:



де  – деякий умовний температурний натиск, викликаний саме сонячним випромінюванням.

Значення  наведені в довідковій літературі залежно від орієнтації поверхні в просторі, її забарвлення і географічного місця розташування холодильника [2, c. 418 – 420]. Природно, що цей тепло приплив матиме місце тільки через ті поверхні камери, які підаються сонячній дії.

Процеси охолоджування, а, тим більше, заморожування вантажів в камерах холодильника дуже енергоємні. Тому вони, як правило, проводяться в спеціальних приміщеннях холодильника – камерах охолоджування, або камерах заморожування. У камерах зберігання вантаж тільки зберігається і в окремих випадках, коли його температура трохи підвищилася, доводиться знову його охолоджувати.

Тепло приплив  визначають:



де  – добове надходження вантажу в холодильну камеру, кг;



 – ентальпія вантажу, відповідно, при початковій і кінцевій температурах, ;

 – термін обробки вантажу в холодильній камері, год.

Якщо вантаж поступає на холодильник в тарі, то слід врахувати і тепло припливи, пов’язані з охолоджуванням тари:





де  – маса і питома теплоємність матеріалу тари, відповідно;



 – початкова і кінцева температури, .

Тепло приплив  враховує необхідність вентиляції камер холодильника. При цьому з камер відводиться холодне повітря, а поступає в камеру тепле, яке знову необхідно охолодити:





де  – кратність повітряобміну в камері, величина, вказуючи скільки разів на добу повітря в камері змінюється;



 – об’єм камери, м3;

 – щільність і питома теплоємність повітря, відповідно.

Декілька дрібних тепло припливів, пов’язаних з експлуатацією камери, враховуються тепло припливом . Сюди відносяться тепло припливи, що враховують електричне освітлення камери, наявність в ній працюючих людей і електродвигунів, тепло припливи при відкритті дверей і так далі. Кожен з цих тепло припливів легко обчислити, якщо відомі конкретні умови експлуатації камери. Проте вони, як правило, невідомі. Тому тепло приплив  часто приймають як деяку частину тепло припливі  і 





Вагоміші значення чисельних коефіцієнтів характерні тут для камер малої ємності.

Тепло приплив  враховують тільки в спеціалізованих і розподільних холодильниках для плодів і овочів і в камерах для плодів і овочів. Поява такого тепло припливу пов’язана з ,,диханням,, продукції рослинного походження, тобто з виділенням теплоти при біохім. процесах їх дозрівання. Цей тепло приплив можна визначити:

)

Де  – ємність камери, т;



 – питомі тепловиділення продукції при температурах надходження і зберігання, відповідно. Чисельні значення цих величин наведені у довідковій літературі [2, c. 430], .

Підсумки розрахунку тепло припливів в камери холодильника зводять в загальну таблицю і підсумовують по кожній камері окремо.ці величини і є розрахунковими навантаженнями при визначенні поверхні і виборі камерних приладів охолодження.

При розрахунку навантаження на компресор підсумки по кожній камери підсумовують для груп камер з приблизно однаковими температурами 

Теплове навантаження на компресор для такої групи камер визначають:





Де  – коефіцієнт, що враховує втрати холоду в трубопроводах (для різних систем охолоджування);



 – коефіцієнт робочого часу компресора (.

Часто, коли необхідно тільки оцінити чисельні значення тепло припливі в групу однойменних камер холодильника, використовують наближену методику розрахунку:





Де  – будівельна площа усіх камер з і-тою температурою на холодильнику, м2;



 – питоме середньо статичне теплове навантаження, віднесене до 1м2 підлоги камер даного типу. У [3, c. 263] наведені такі значення для різних типів приміщень холодного контура холодильника, включаючи і коридори.

Зрозуміло, такий розрахунок носить дуже наближений характер.


Лекція 2: СИСТЕМИ ОХОЛОДЖУВАННЯ ХОЛОДИЛЬНИКІВ (СОХ).
1.Безнасосні системи з безпосереднім кипінням холодильного агента.

2.Насосно – циркуляційні системи охолоджування.

3.Системи с проміжним холодоносієм (розсольні СОХ).

4.Камерні прилади охолоджування, їх конструкції і методика підбору.


Зазвичай до них відносять ь ту частину холодильної установки, яка починається після дросельного вентиля і закінчується перед компресором.

СОХ класифікують за:



  • Способом доставки холодильного агента до випарників (безнастосні і насосні);

  • Способом відведення теплоти ( з безпосереднім кипінням холодильного агента і з системою розсольного охолодження);

  • Способом подачи холодильного агента в прилади охолоджування ( з верхньою подачею і з нижнею подачею холодильного агента).

В данний час можна зустріти наступні СОХ:

  • Без насосні з безпосереднім кипінням холодильного агента;

  • Насосно – циркуляційні безпосереднім кипінням холодильного агента;

  • Системи з проміжним холодоносієм (розсольні СОХ);

  • Повітряні;

  • Децентралізовані.


1.Безнасосні системи з безпосереднім кипінням холодильного агента.
За способом живлення охолоджуючих приладів холодоагентом без насосні системи безпосереднього охолоджування підрозділяються на прямотечій ні і з віддільником рідини.

Прямотечійна система (мал. 1) передбачає подачу холодоагента через регулюючий вентиль безпосередньо в батареї і відведення з них пари в компресор. Рідкий холодоагент подається в батареї за рахунок різниці тиску конденсації і кипіння. При цьому деяка його частина може не випаровуватись і потрапити в компресор, що здатне викликати гідравлічний удар.

У зв’язку з цим така СОХ використовується тільки в найменших фреонових установках. Частіше вона зустрічається в двох модифікаціях: з паро сушником або з акумулятором [ 3, c. 37 – 39].

У системі з віддільником рідини холодоагент після регулюючої станції подається в батареї через спеціальну посудину – віддільник рідини, що дозволяє поліпшити заповнення батареї рідким холодоагентом і забезпечити його нормальну циркуляцію. Цю систему застосовують тільки для холодильників місткістю до 1000т. принципова схема аміачної системи з віддільником рідини, яка використовується на двоповерховому холодильнику, показана на мал. 2.

Холодоагент в системі циркулює таким чином. Від регулюючої станції паро рідинна суміш прямує у віддільник рідини, де рідина відділяється від пари. Пара відсмоктується компресором, а рідина самоплив рухається в батареї камер холодильника. У батареї холодоагент, приймаючи теплоту, випаровується і у вигляді вологої пари поступає назад у віддільник рідини ( ВР). Звідси суха насичена пара відбирається компресором, а рідина повторно прямує в батареї системи.

Малюнок 1. Проста прямотечій на система безпосереднього охолоджування:

1 – компресор; 2 – масловіддільник; 3 – конденсатор;

4 – регулюючий вентиль; 5 – батареї; 6 – паровий вентиль.


Важливою експлуатаційною характеристикою такої системи є кратність циркуляції агента:



де  – масова витрата агента через батареї, ;



 – масова витрата холодильного агента, який випарувався або міг би випаруватися в батареях, .

При  в батареї поступає менше холодильного агента, чим могло б випаруватися, а це приводить до часткового осушення поверхні батареї і зниження інтенсивності відведення тепла. Ефективність її роботи знижується.

При  ефективність батареї зростає, але з’являється небезпека гідравлічного удару в компресорі. Введення в схему установки ВР усуває таку небезпеку, оскільки батарея фактично працює при .

Додатковий натиск  , що виникає при циркуляції холодоагента, створюється різницею щільності стовпів рідини і пари в трубопроводах, що подають рідину і відводять пару. Таким чином, натиск само циркуляції агента дорівнює:





де  – висота рівня рідкого аміаку в циркуляційному контурі батареї, м;



щільність рідини при вході в батарею, ;

 – щільність паро рідинної суміші в батареї і трубопроводі відведення пари у віддільника рідини, .

При паралельно включених батареях циркуляційний контур розщеплюється на ряд паралельних контурів, в яких циркулює паро рідинна суміш. Зазвичай віддільники рідини установлюють на кожному поверсі холодильника, а потім їх об’єднують за температурами кипіння холодоагента.

Системи безпосереднього охолоджування з віддільником рідини, не зважаючи на широке розповсюдження на холодильниках, мають недоліки:


  • Труднощі рівномірної подачі рідкого холодоагента до споживачів холоду, особливо в розгалужених системах холодильників. Це приводить до неефективного використання приладів охолоджування, порушення температурного режиму камер, а також негативно позначається на роботі компресора;

  • Можливість виникнення гідравлічних ударів в компресорах при переповнюванні ВР.


Малюнок 2. Прямотечій на система безпосереднього охолоджування з віддільником рідини:

1 – компресор; 2 – масловіддільник; 3 – конденсатор; 4 – регулюючий вентиль;

5 – віддільник рідини; 6 – батареї; 7 – регулюючі вентилі на поверхах.


Способи попередження гідравлічних ударів, які застосовуються, погіршують теплопередачу приладів охолоджування камер внаслідок недостатнього заповнення їх рідким аміаком.

Крупні аміачні установки не завжди повністю автоматизовані і зазвичай працюють при кратності циркуляції , що забезпечує надходження в компресор перегрітої пари. В цьому випадку ефективність теплопередачі батареї зменшується на 20 … 30%. Крім того, при розгалуженій мережі роздачі холодоагента по приладах охолоджування найвіддаленіші з них завжди працюють при недостатньому заповнені.

  1   2   3   4


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка