Проектирование системы охлаждения фруктохранилища

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Фруктохранилища могут быть как самостоятельными предприятиями, так и частью плодовоовощных и продовольственных баз, что позволяет более плотно использовать холодильные ёмкости в течение года. Они могут размещаться как в районах заготовки, так и в потребляющих районах.

В составе холодильников для фруктов предусматривают такие производственные помещения:

1) Камеры хранения фруктов;

2) Помещения товарной обработки;

3) Экспедиции для приёмки и отпуска продукции.

Для холодильников ёмкостью до 1000 т. Возможно совмещение помещений товарной обработки с экспедицией.

Не допускается совместное хранение фруктов, обладающих сильным ароматом: апельсины; лимоны; мандарины и другие.

В составе холодильника предусматривают камеры из условия необходимости раздельного хранения фруктов по отдельным видам и сортам или группами сортов в соответствии с их биологическими особенностями.

Дальнейшее развитие способа холодильного хранения фруктов является хранение в регулируемой газовой среде. При таком способе хранения фруктов кроме определённого температурно-влажностного режима поддерживается заданная концентрация кислорода, углекислого газа и азота. Для создания в камерах определённого газового состава среды применяют специальные газогенераторные установки, в которых газовую смесь нужного состава получают за счёт сжигания природного газа.

Необходимый газовый режим может быть создан биологическим путём за счёт жизнедеятельности фруктов. При таком способе применяют скрубберные установки для поглощения избытка углекислого газа. Кратность циркуляции газовой смеси равна 20. В камерах с регулируемой газовой средой должны быть предусмотрены мероприятия по обеспечению достаточной герметизации.

Система охлаждения камер с регулируемой газовой средой - воздушная с бесканальным распределением воздуха.

Рекомендуемый объем камер-800-1200 м3.

Ориентированный расход холода = 35 Вт/м3.

Проектируемый холодильник для хранения цитрусовых будет вмещать:

Апельсинов-200 т.

Лимонов-200 т.

Мандаринов-100 т.

Температура хранения апельсинов, лимонов и мандаринов различны, поэтому на данном холодильнике принимаем систему децентрализованного охлаждения камер.

1. Технико-экономическое обоснование проекта

Холодильник для хранения цитрусовых в городе Бендеры.

Проектируемый холодильник в городе Бендеры предусмотрен для обеспечения населения города и окружающих районов цитрусовыми. Проектом предусмотрено хранить в холодильнике:

Апельсины;

Мандарины;

Лимоны.

По сложившимся потребностям в этих продуктах в городе Бендеры, в расчет принято потребление:

1) Апельсинов-5 кг в год;

2)Лимонов-5кг в год;

3) Мандаринов-2 кг в год.

Таблица 1. Расчёт численности потребителей

Категория потребителей	Численность (1000/ чел.)
1. Коренное население 2. Численность населения пригородов (10 %) 3. Транзитное население (10% от коренного)	100 10 10
Итого расчётное население	120

Таблица 2. Расчёт потребности в проектируемых продуктах

Вид продукта	Численность потребителей	Норма потребления	Коэффициент сезонности	Общая потребность	В том числе
					Через рынок	Через холодильник
					%	тонн	%	тонн
апельсины лимоны мандарины	120 120 120	5 5 2	1 1 1,2	600 600 288	20 20 20	120 120 58	80 80 80	480 480 230

Исходя из периодичности поступления продуктов условно коэффициент оборачиваемости камер холодильника для хранения цитрусовых принят равным «3».

Таблица 4. Расчёт ёмкостей камер холодильника

Вид продукта	Поставка через холодильник	Коэффициент оборачиваемости	Расчетная емкость	Коэффициент сезонности	Типовая емкость
апельсины	480	3	160	1,2	200
лимоны	480	3	160	1,2	200
мандарины	230	3	77	1,2	100

Общая емкость холодильника: 500 тонн.

2. Выбор расчетного температурного режима

Проектируемый холодильник для хранения цитрусовых располагается в городе Бендеры.

Расчетные параметры наружного воздуха:

- среднегодовая температура: tср=9.4°C;

- расчетная летняя температура: tл=32°C;

- расчетная зимняя температура: tз=-17°C.

Относительная влажность воздуха составляет:

- в летний период: ц=45 %;

- в зимний период: ц=77 %.

3. Расчет площадей камер, объемно-планировочное и строительное решение холодильника

Расчет площадей камер хранения апельсинов и мандаринов.

1. Определяем грузовой объем камеры.

,

где Е - вместимость камеры, Т, gv - норма загрузки, Т/м3.

2. Определяем грузовую площадь камеры:

,

где hгр - высота штабеля, в одноэтажных холодильниках принимаем 5 м.

3. Определяем строительную площадь камеры.

,

где в - коэффициент использования площади, принимаем в зависимости от площади камеры.

4. Определяем число строительных прямоугольников.

,

где f - площадь одного строительного прямоугольника.

,

,

где ng - действительное число прямоугольников, n - расчетное число прямоугольников.

Расчет площадей камер лимонов.

1. Определяем грузовой объем камеры.

,

где Е - вместимость камеры, Т, gv - норма загрузки, Т/м3.

2. Определяем грузовую площадь камеры.

,

где hгр - высота штабеля, в одноэтажных холодильниках принимаем 5 м.

3. Определяем строительную площадь камеры.

,

где в - коэффициент использования площади, принимаем в зависимости от площади камеры.

4. Определяем число строительных прямоугольников.

,

где f - площадь одного строительного прямоугольника.

,

.

,

где ng - действительное число прямоугольников, n - расчетное число прямоугольников.

4. Описание строительных конструкций

Для проектируемого одноэтажного холодильника принимаем каркасную схему с сеткой колон 6 X 12. По всему периметру принимаем ленточный фундамент.

Под колонны закладываем отдельно стоящие фундаменты, выполненные из железобетона стаканного типа. Принимаются колоны квадратного сечения размером 400*400, длиной 6,0 м серии 1.420 - 4. На колоны устанавливают балки размерами 890 Х 280 11960 мм.

Несущим элементом наружных и внутренних стен является полнотелый глиняный кирпич. Перегородки между камерами выполняются из пенобетона. Наружные и внутренние стены состоят из слоя штукатурки толщиной 20 мм, кирпичной кладки, теплоизоляции, парогидроизоляции из нефтяного битума и защитного слоя штукатурки. Для наружных стен используется кирпичная кладка толщиной 380 мм, а для внутренних 250 мм. В качестве теплоизоляции используются плиты теплоизоляционные из пенопласта полистирольного самозатухающего ПСБ-С.

В проектируемом холодильнике применяется бесчердачное покрытие с плоской кровлей. Плиты покрытия серии 1.465-7 устанавливают на балки. В качестве основания под кровлю принимают поверхность выравнивающей стяжки толщиной 40 мм из армированного бетона. В качестве утеплителей принимают керамзитовый гравий. Для лучшего сцепления рулонного ковра с бетонным основанием на него наносят грунтовку из битумных эмульсий. Рулонные материалы послойно наклеивают на горячем битуме или горячих битумных мастиках. Для защиты кровли от механических повреждений и снижения влияния солнечной радиации ее защищают слоем битумной мастики толщиной 5 мм, в который втапливают окатанный гравий светлых тонов с зерном размером 5-15 мм.

Пол состоит из основания и покрытия (чистый пол). Основаниями служат несущие конструкции перекрытий и подготовки. В качестве покрытия полов охлаждаемых помещений холодильников применяют бетонные или мозаичные плиты. На участках интенсивного движения транспортных средств применяются металлические плиты. По всему периметру наружных стен для уменьшения притоков тепла снаружи делают отсыпку из материала теплоизоляционного.

Двери применяются распашного типа размером 2000*2300 мм. Изоляция дверей - плиты полистирольные самозатухающие типа ПСБ-С толщиной 150 мм. Защитой дверей от механических повреждений служит металлическая обшивка, которая одновременно является пароизоляцией.

Для обеспечения беспрепятственного грузооборота ширину транспортного коридора принимают 6000 мм. Ширина автоплатформы стандартная - 7,500 мм.

5. Расчет и подбор изоляции

Толщина теплоизоляционного слоя (в м) определяется по формуле:

диз = лиз * (1 / K0 - [ 1 / бн + У ( дi / лi ) + 1 / бв ]),

где лиз, лi - коэффициенты теплопроводности изоляционных и строительных материалов составляющих конструкцию ограждения, Вт/(м K); K0 - требуемый коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(мІK); бн - коэффициент теплоотдачи с наружной или более теплой стороны ограждения Вт/(мІK); бв - коэффициент теплоотдачи с внутренней или более холодной стороны ограждения, Вт/(мІK); дi - толщина отдельных слоев конструкции ограждения, м.

Для пола 1 / бн принимается равным нулю.

В качестве теплоизоляции используются плиты из пенопласта полистирольного ПСБ-С толщиной 25, 50 и 100 мм, поэтому после подбора толщины изоляции надо рассчитать действительный коэффициент теплопередачи [в Вт/(мІK)]по формуле:

Kд = 1 / ([ 1 / бн + У ( дi / лi ) + бв ] + диз.д. / лиз),

где диз.д. - принятая толщина изоляционного слоя, м.

Определяем толщину теплоизоляционного слоя и действительный коэффициент теплопередачи камер с нулевыми температурами:

Для наружной стены:

K0 = 0,30 Вт/(мІK),

бн = 23,3 Вт/(мІK),

бв =9 Вт/(мІK).

Толщина изоляции:

диз = 0,05 ( 1 / 0,30 - [ 1 / 23,3 + 0,637 + 1 / 9 ] ) = 0,125 м.

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя диз = 125 мм: 2 слоя 1-100 мм.

2-25 мм.

Для перегородки:

K0 = 0,58 Вт/(мІK).

бн = 9 Вт/(мІK).

бв = 9 Вт/(мІK).

Толщина изоляции:

диз = 0,05 ( 1 / 0,58 - [ 1 / 9 + 0,478+ 1 / 9] ) = 0,05 м.

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя диз = 50 мм.

Для внутренних стен:

K0 = 0,435 Вт/(мІK).

бн = 8 Вт/(мІK).

бв = 9 Вт/(мІK).

Толщина изоляции:

диз = 0,05 ( 1 / 0,438 - [ 1 / 8 + 0,478+ 1 / 9] ) = 0,0758 м.

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя диз = 75 мм:1 слой-50 мм; 2слой-25 мм.

Определяем Kд=1\(0,714+(0,075/0,05))=0,45 Вт/(мІK)

Для покрытия камер:

K0 = 0,29 Вт/(мІK).

бн = 23,3 Вт/(мІK).

бв = 9 Вт/(мІK).

Толщина изоляции:

диз = 0,2 ( 1 / 0,29 - [ 1 / 23,3 + 1,41 + 1 / 9] ) = 0,36 м.

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 350 мм.

Определяем толщину теплоизоляционного слоя и действительный коэффициент теплопередачи камеры с температурой=120С:

Для наружной стены:

K0 = 0,52 Вт/(мІK).

бн = 23,3 Вт/(мІK).

бв =9 Вт/(мІK).

Толщина изоляции:

диз = 0,05 ( 1 / 0,52 - [ 1 / 23,3 + 0,637 + 1 / 9 ] ) = 0,056 м.

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя диз = 75 мм: 2 слоя 1-50 мм. 2-25 мм.

Для внутренних стен:

K0 = 0,64 Вт/(мІK).

бн = 8 Вт/(мІK).

бв = 9 Вт/(мІK).

Толщина изоляции:

диз = 0,05 ( 1 / 0,64 - [ 1 / 8 + 0,478+ 1 / 9] ) = 0,042 м.

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя диз = 50 мм.

Определяем Kд=1\(0,714+(0,05/0,05))=0,57 Вт/(мІK).

Для покрытия камер:

K0 = 0,47 Вт/(мІK).

бн = 23,3 Вт/(мІK).

бв = 9 Вт/(мІK).

Толщина изоляции:

диз = 0,2 ( 1 / 0,47 - [ 1 / 23,3 + 0,41 + 1 / 9] ) = 0,31 м.

6. Определение тепловой нагрузки на холодильное оборудование

Теплопритоки через ограждения рассчитываем по формуле:

Q1=KдF(Дt),

где Kд - действительный коэффициент теплопередачи ограждения[Вт/м2к]; F -площадь поверхности ограждения, [м2]; Дt -разность температур[C0].

Теплопритоки от грузов для камер N1,2.

Q2=Qгр+Qт.

Qгр = Mк * Дi * 1000 / ( ф * 3600 ),

где Mк - суточное поступление продукта в камеру, т/сут; Дi - разность удельных энтальпий, соответствующих начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг; ф - продолжительность холодильной обработки продукта, ч; 1000 - переводной коэффициент из тон в килограммы; 3600 - переводной коэффициент из часов в секунды.

Qгр = 20 * (302000-271700) * 1000 / ( 24 * 3600 )=7013,9 Вт.

Теплопритоки от тары Q2т (в кВт) определяются по формуле:

Q2т = Mт * ст * ( t1 - t2 ) * 1000 / ( ф * 3600 ),

где Mт - суточное поступление тары, т/сутки; ст - удельная теплоемкость тары, кДж/(кг*K); t1 - температура тары при поступлении груза, °C; t1 - температура тары при выходе груза, °C.

Mк=200 * 0,1=20 т/сутки.

t1= -8 °C; t2= 0°C;

i1=302 кДж/кг; i2=0 271,7кДж/кг;

ф=24ч.

Mт= 4т/сутки -20% от массы продукта.

Ст=2500 кДж/(кг*K) - ящиков

Qт = 4 * 2500( 8-0) 1000/(24 * 3600) = 925,9 Вт.

Q2=929,9+7013,9=7939,8 Вт.

Эксплуатационные теплопритоки камеры №1,2:

Q4=q1+q2+q3+q4+q5.

Теплоприток от освещения q1 (в Вт) определяется по формуле:

q1 = A * F.

A=1,2Вт/м2,

где A - количество тепла, выделяемого освещением в единицу времени на 1 мІ площади пола, Вт/мІ; F - площадь камеры, мІ.

Определяем площадь камеры.

F = а * в = 12 * 12=144 м2,

q1 =1,2 * 144=207,1 Вт.

Теплоприток от пребывания людей q2 (в Вт) определяется по формуле:

q2 = 350 * n,

где 350 - тепловыделения одного человека при тяжелой физической работе, Вт; n - число людей, работающих в данном помещении.

Число рабочих принимаем n=3.

q2 = 350 * 3=1050 Вт

Теплоприток при открывании дверей q4 (в Вт) определяется по формуле:

q4 = B * F,

где B - удельный теплоприток при открывании дверей, Вт/мІ; F - площадь камеры, мІ.

В=12 Вт/м2.

q3=12 * 144=2071,4 Вт.

Эксплуатационные теплопритоки рассчитываются как сумма теплопритоков от освещения, от пребывания людей и при открывании дверей и определяется по формуле:

q5=200*(0.1*35.6+0.9*11)=2692 Вт.

Q4 = q1+ q2+q3+q4.

Теплоприток от вентиляции определяем по формуле:

Q3=Mв(iH-iB),

где: Mв- расход вентиляционного воздуха, кг/с, iH-удельная энтальпия наружного воздуха,кДж/кг. iB- удельная энтальпия внутреннего воздуха, кДж/кг.

Мв=,

где: V - обьем вентилируемого помещения, м3. а- кратность воздухообмена, рв- плотность воздуха в камере, кг/м3

Мв==0,05 кг/с.

Q3=0,05(78-8,5)*1000=3475 Вт.

УQ = 6868.4+7939.8+3475+4328+2692=25303.7 Вт.

Теплопритоки от грузов для камер N3.

Q2=Qгр+Qт,

Qгр = Mк * Дi * 1000 / ( ф * 3600 ),

где Mк - суточное поступление продукта в камеру, т/сут; Дi - разность удельных энтальпий, соответствующих начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг; ф - продолжительность холодильной обработки продукта, ч; 1000 - переводной коэффициент из тон в килограммы; 3600 - переводной коэффициент из часов в секунды.

Qгр = 20 * (346500-317000) * 1000 / ( 24 * 3600 )=6785 Вт.

Теплопритоки от тары Q2т (в кВт) определяются по формуле:

Q2т = Mт * ст * ( t1 - t2 ) * 1000 / ( ф * 3600 ),

где Mт - суточное поступление тары, т/сутки; ст - удельная теплоемкость тары, кДж/(кг*K); t1 - температура тары при поступлении груза, °C; t1 - температура тары при выходе груза, °C.

Mк=200 * 0,1=20 т/сутки.

t1= 20 °C; t2= 12°C;

i1=346,5 кДж/кг; i2=317 кДж/кг;

ф=24ч.

Mт= 4т/сутки -20% от массы продукта.

Ст=2500 кДж/(кг*K) - ящиков.

Qт = 4 * 2500( 20-12) 1000/(24 * 3600) = 920 Вт.

Q2=920+6785=7705 Вт.

Эксплуатационные теплопритоки камеры №3:

Q4=q1+q2+q3+q4+q5.

Теплоприток от освещения q1 (в Вт) определяется по формуле:

q1 = A * F,

A=1,2 Вт/м2,

где A - количество тепла, выделяемого освещением в единицу времени на 1 мІ площади пола, Вт/мІ; F - площадь камеры, мІ.

Определяем площадь камеры.

F = а * в = 12 * 12=144м2

q1 =1,2 * 144=207,1 Вт.

Теплоприток от пребывания людей q2 (в Вт) определяется по формуле:

q2 = 350 * n,

где 350 - тепловыделения одного человека при тяжелой физической работе, Вт; n - число людей, работающих в данном помещении.

Число рабочих принимаем n=3.

q2 = 350 * 3=1050 Вт

Теплоприток при открывании дверей q4 (в Вт) определяется по формуле:

q4 = B * F,

где B - удельный теплоприток при открывании дверей, Вт/мІ; F - площадь камеры, мІ.

В=12 Вт/м2

q3=12 * 144=2071,4 Вт

Эксплуатационные теплопритоки рассчитываются как сумма теплопритоков от освещения, от пребывания людей и при открывании дверей и определяется по формуле:

Q5=200*(0.1*58+0.9*41)=8540 Вт.

Q4 = q1+ q2+q3+q4.

Теплоприток от вентиляции определяем по формуле:

Q3=Mв(iH-iB),

где: Mв- расход вентиляционного воздуха, кг/с iH-удельная энтальпия наружного воздуха,кДж/кг, iB- удельная энтальпия внутреннего воздуха, кДж/кг.

Мв=,

где: V -обьем вентилируемого помещения, м3. а- кратность воздухообмена рв- плотность воздуха в камере, кг/м3

7. Описание и работа схемы холодильной установки

Машина относится к типу компрессорных, принцип работы, которых основан на отборе тепла от охлаждающей среды испаряющимся холодильным агентом. В качестве холодильного агента в машине применен хладон R134а.

Машина работает по обычной схеме одноступенчатой компрессионной холодильной машины с непосредственным испарением холодильного агента и воздушным охлаждением конденсатора.

В схему включены 2 компрессора работающие на общий конденсатор. Пары хладона засасываются из воздухоохладителя компрессорами, сжимаются до давления конденсации и нагнетаются в ребристо-трубчатый конденсатор воздушного охлаждения.В конденсаторе пары хладагента сжижаются, отдавая тепло конденсации через теплопередающую поверхность воздуху, обдувающему наружную поверхность аппарата вентилятором. Из конденсатора жидкий хладон стекает в ресивер , затем поступает в фильтр-осушитель, осушается от влаги и очищается от механических примесей, далее жидкий хладон разделяется на два потока и поступает в теплообменники, где происходит его переохлаждение за счет теплообмена со встречным потоком газообразного хладона выходящего из воздухоохладителей. Каждый поток проходит через свой соленоидный вентиль, входит в терморегулирующий вентиль, где дросселируется до давления кипения и виде жидкостной смеси через распределитель жидкости поступает в воздухоохладители. Здесь происходит его кипение при низкой температуре за счет притока тепла от воздуха холодильной камеры, продуваемого с помощью осевых вентиляторов через воздухоохладители.

Соленоидные вентили на выходе из фильтра-осушителя перекрывают жидкостную линию при остановке компрессора и тем самым предохраняют воздухоохладители от переполнения их хладоном во время оттайки. Большее или меньшее открытие терморегулирующего вентиля зависит от перегрева пара, выходящего из воздухоохладителя. Терморегулирующий вентиль получает импульс от чувствительного элемента, помещенного на газовых трубах после воздухоохладителей. Пары хладона направляются в теплообменники и отсасываются компрессорами. Затем холодильный цикл повторяется. температурный холодильный теплоизоляционный

Оттаивание снеговой шубы.

При работе холодильной машины теплообменная поверхность воздухоохладителей прокрывается «снеговой шубой», что приводит к уменьшению холодопроизводительности и ухудшению условной работы холодильной машины.

В схеме предусмотрено проведение процесса оттаивания «снеговой шубы» воздухоохладителей горячими парами хладона.

Для этой цели в машине предусмотрены две линии, соединяющие через соленоидные вентили и обратные клапаны линию нагнетания с воздухоохладителями. Включение процесса оттаивания производится вручную с помощью кнопки на шкафу управления.

Окончание оттаивания «снеговой шубы» воздухоохладителей и автоматическое переключение на режим охлаждения осуществляется по команде датчика-реле температуры ТР-ОМ5-02,чувствительный элемент которого размещается на выходе паров хладона одного из воздухоохладителей. Датчик-реле температуры настроен на отключение при 10,5С, и включение при 8С.

Размещено на Allbest.ru

...