Размещено на http://www.allbest.ru/

• Содержание

Введение

1. Теоретическая часть. Техника и технология охлаждения продуктов

2. Практическая часть

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Широкое развитие хранения плодов и овощей в холодильниках объясняется тем, что в них оптимальная температура (в определенной мере и влажность) поддерживается в любое время года независимо от наружных условий, а это обеспечивает надежное сохранение продукции длительные сроки при невысоких потерях. Несмотря на то, что холодильники обходятся значительно дороже обычных хранилищ, их сооружение -- главный путь развития хранения плодов и овощей в нашей стране на ближайшее время.

Холодильники с искусственным охлаждением -- наиболее перспективные хранилища для длительного хранения плодов и овощей. Емкости холодильников в нашей стране быстро растут.

В работе будут рассмотрены вопросы техники и технологии охлаждения продуктов и проведён на выбранном примере анализ основных показателей холодильной техники.

1. Теоретическая часть. Техника и технология охлаждения продуктов

Планировочные особенности. Холодильники состоят из камер для хранения, отделения товарной обработки продукции, машинного отделения и подсобных помещений для обслуживающего персонала. Холодильники для плодов и овощей проектируются обычно в виде одноэтажных наземных зданий. Расположение камер и других помещений может быть различным в зависимости от общей емкости холодильника, принятой схемы механизации погрузо-раз-грузочных работ, товарной обработки и других условий. Наиболее распространены планировочные решения, в которых к ряду изолированных друг от друга камер примыкает светлое помещение (цех) товарной обработки с размещенным в нем оборудованием и запасами тары. В некоторых проектах помещение товарной обработки находится между двух рядов камер для хранения.

Емкость камер хранения может быть различной .в зависимости от общей емкости холодильника и его назначения, обычно не менее 100 т. Чем больше емкость камер, тем меньшая часть их отводится на проходы, тем полнее они используются и тем они экономичнее. Но в крупных камерах сложнее поддерживать выравненный режим хранения, для чего необходимо устраивать принудительную вентиляцию. Высота камер (обычно не менее 6 м) определяется действующими типовыми размерами несущих конструкций и высотой подъема штабелеров-погрузчиков. От высоты камер зависит и количество продукции, размещаемой на 1 м2 полезной площади. В современных холодильниках для плодов этот показатель доведен до 0,7--0,8 т/м2.

В некоторых холодильниках предусматривается устройство камер предварительного охлаждения, в которых плоды быстро охлаждаются, а затем перегружаются в камеры для хранения. Емкость их рассчитывают на дневной сбор плодов и оборудуют мощными воздухоохладителями. Наконец, в крупных холодильниках иногда предусматривают камеры для ускоренного дозревания плодов, для чего ее оборудуют системой отопления, вентиляции, а также обработки, например, этиленом.

Теплоизоляция камер холодильников. Поддержание заданного режима хранения в холодильниках во многом определяется теплоизоляцией камер. Общий коэффициент теплопередачи стен и перекрытий камер должен быть в средней зоне нашей страны не более 0,3 ккал/м2 * час°С, а в южных районах с более теплым климатом -- еще ниже. Во Франции, Италии, например, холодильники для плодов изолируют с таким расчетом, чтобы получить коэффициент теплопередачи 0,15--0,2 ккал/м2 * час°С.

Изолируют камеры изнутри, монтируя на стенах и перекрытиях достаточный слой теплоизоляционного материала, защищенного с обеих сторон слоем паро- и гидроизоляции. Обычно стены камеры покрывают горячим битумом, который служит гидроизоляционным слоем и одновременно клеящим материалом. На битум «сажают» плиты теплоизолирующего материала, причем для холодильников они должны быть высокоэффективными, с малой теплопроводностью и объемным весом, но достаточно прочными. Обычно используют пробковые и минераловатные плиты, торфопли-ты, пеностекло, пенопласты. Коэффициент теплопередачи этих материалов не превышает 0,04--0,08 ккал/м2 * час°С. Важно тщательно нанести слой теплоизоляционного материала, не допустить их увлажнения, заделать стыки, причем необходимо контролировать последовательно все операции, так как после завершения работ нельзя проверить и исправить теплоизоляцию.

После нанесения теплоизоляции ее покрывают паро-изолирующим материалом -- битумом, алюминиевой фольгой или цементной затиркой на проволочной сетке. Гораздо надежнее в этом отношении теплоизоляционные панели заводского изготовления. При возведении холодильников остается лишь смонтировать их в камерах и заделать стыки.

Пол камер покрывают цементом или асфальтом и обычно не теплоизолируют. Но чтобы избежать создания «мостиков холода» в стыке пола со стенами, слой теплоизоляции опускают ниже уровня пола или вводят его под пол.

В холодильных хранилищах значительно выше требования к подгонке и теплоизоляции дверей. В дверную панель монтируют достаточный слой теплоизолирующего материала, защищенного гидроизолирующим материалом от увлажнения. Двери устраивают прислонные или отодвигаемые в сторону, такого размера, чтобы в камеру мог въехать штабелер-погрузчик. По периметру двери и дверного проема крепят резиновые уплотняющие прокладки. В крупных холодильниках у дверей устраивают теплоизолирующую воздушную завесу: воздух забирается вентилятором и плоской струей через раструб направляется с большой скоростью в дверной проем.

Холодильная установка. Для искусственного охлаждения используют преимущественно компрессорные холодильные установки. Охлаждение получается в результате изменения агрегатного состояния хладагента: он кипит при низком давлении и температуре, отнимая от окружающей среды необходимую для этого теплоту парообразования. Последующая конденсация хладагента производится при повышении давления и температуры его паров. Для создания необходимого перепада давления в установке затрачивается механическая энергия компрессора, который обычно работает от электропривода.

В качестве хладагентов в холодильных установках чаще всего используют аммиак, фреон-12 и фреон-22, имеющие температуру кипения при давлении 1 атм соответственно --33,4 --29,8 и --40,8°.

Холодильная установка состоит из следующих основных частей: компрессора, испарителя, конденсатора и регулирующего вентиля, соединенных в замкнутую герметичную систему. Компрессором отсасываются пары хладагента из испарителя и нагнетаются при повышенном давлении в конденсаторе. В испарителе (рефрижераторе) хладагент кипит при низкой температуре. Испаритель выполняется чаще всего в виде гладких или ребристых труб, собранных в батареи. В конденсаторе сжижаются пары хладагента, а образующаяся теплота конденсации отводится воздухом или водой с более низкой температурой. Конденсатор выполняется чаще всего в виде змеевика, омываемого охлаждающим воздухом (в холодильниках малой мощности) или водой. Регулирующий вентиль представляет собой клапан, отрегулированный на поддержание необходимого перепада давления между испарителем и конденсатором установки.

Основная характеристика холодильной установки ее холодопроизводительность, определяется она количеством тепла, которое отнимается от охлаждаемой среды в течение часа. В холодильниках для плодов и овощей чаще всего применяют установки холодопроизводительностью 50 000--200 000 ккал/час.

Охлаждение камер. Охлаждаются камеры холодильника различными способами, из которых в основном применяются: 1) непосредственное трубное, 2) рассольное трубное, 3) воздушное и 4) кожуховое охлаждение (воздушная рубашка).

При непосредственном трубном охлаждении испарители холодильных установок размещают в камерах хранения. При кипении в них хладагента воздух в камерах охлаждается. Схема непосредственного охлаждения проста и, поскольку охлаждение осуществляется без промежуточных хладоносителей, экономична. При такой схеме охлаждение достигается быстро.

При рассольном трубном охлаждении испаритель холодильной установки находится в емкости с хладоносителем, обычно раствором хлористого натрия или кальция. Охлажденный рассол подается насосом в охлаждающие приборы, размещенные в камерах холодильника (рис. 1).



Рис. 1 - Схема непосредственного (А) и рассольного (Б) охлаждения камер:

1- конденсатор; 2 -- испаритель; 3 -- регулирующий вентиль; 4 -- бак с рассолом; 5 -- насос; 6 -- батарея

При этом способе исключено попадание хладагента в камеры хранения. Благодаря большой емкости хладоносителя возможна остановка компрессора, например, для осмотра, ремонта. Для устройства рассольного охлаждения требуется больше труб, а на охлаждение тратится больше энергии, чем при непосредственном охлаждении.

Циркуляция воздуха осуществляется вследствие тепловой конвекции. Воздух, охлажденный у приборов, размещаемых обычно у стен, опускается в нижнюю зону камеры, а более теплый от штабелей продукции поднимается.

Скорость движения воздуха в этом случае невелика и составляет 0,1--0,01 м/сек. Это обусловливает образование значительных разностей температуры в разных точках камеры, достигающих 2° и больше. Поэтому применение трубного (батарейного) охлаждения в плодохранилищах не рекомендуется .

Воздушное охлаждение камер характеризуется тем, что охлажденный воздух вентилятором подается во все зоны камеры, благодаря чему создается выровненный режим хранения. Воздух подается либо по воздухораспределительным каналам, либо сосредоточенными струями.

Наиболее совершенна и широко используется система охлаждения камер, в которой охлаждающие элементы, вентилятор, а часто и увлажнитель воздуха собраны в единый компактный блок (рис. 2).

Рис. 2 - Современный воздухоохладитель в холодильниках:

/ -- вентилятор; 2 -- рефрижератор-испаритель; 3 -- блок увлажнения; 4 -- камера хранения.

Один или несколько таких блоков размещают в камере либо на полу, либо подвешивая у потолка. Последнее предпочтительнее, так как вся площадь пола камеры может быть занята продукцией. Воздух, забираемый из камеры (может подмешиваться и наружный), увлажняется тонко распыленной водой и подается через испаритель-рефрижератор сильной струей через раструб в верхнюю зону камеры. В таких системах работу холодильной установки регулируют так, чтобы температура кипения хладагента в испарителе была ниже температуры в камере не более чем на 4--5°. Значительного осушения охлаждаемого воздуха в этом случае не происходит, а кроме того, он дополнительно увлажняется. Относительная влажность воздуха в камерах, оборудованных такими блоками, удерживается не ниже 90%. Блок вентилятор -- рефрижератор -- увлажнитель представляет в сущности кондиционер воздуха по температуре и влажности.

Поиски способов, предотвращающих снижение влажности воздуха в камерах холодильников из-за конденсации и вымораживания воды на охлаждающих элементах, привели к разработке и применению так называемого кожухового охлаждения, или воздушной рубашки. Суть его заключается в том, что камера хранения окружена воздушной полостью, в которой поддерживается та же температура, что и в камере. Охлаждающие батареи установлены в воздушной полости, а охлажденный воздух равномерно распределяется в ней при помощи вентиляторов. Камера хранения не сообщается с воздушной полостью, и поскольку температура в них почти одинакова, теплообмен отсутствует. Поэтому конденсация влаги и снижение влажности воздуха в камере не наблюдаются, температура и влажность воздуха удерживаются на постоянном уровне и убыль веса продуктов не увеличивается.

Единственный недостаток кожухового охлаждения камер заключается в том, что здесь вследствие высокой влажности воздуха создаются благоприятные условия для развития плесневых и грибковых заболеваний плодов и овощей. охлажденный теплоизоляция холодильник хранение

Особенности эксплуатации холодильников. Плоды и овощи после уборки стремятся как можно быстрее поместить в холодильник, так как в тепле увеличивается интенсивность дыхания, усиливается испарение, ускоряется прохождение периода покоя и послеуборочного дозревания и в результате снижается сохраняемость. В то же время картофель после уборки необходимо выдержать некоторое время при повышенной температуре для завершения процессов дозревания и зарубцовывания механических повреждений. Лук и чеснок также в большинстве случаев нуждаются в послеуборочном прогревании и просушивании.

Помещать продукцию в холодильник следует так, чтобы не произошло отпотевания и не возникли физиологические расстройства вследствие слишком быстрого охлаждения, которые свойственны, например, некоторым сортам яблок. Если приходится помещать партию продукции, убранную в теплую погоду, в камеру, частично загруженную охлажденной продукцией, то следует предварительно охладить загружаемую партию в отдельной камере. Если этого не сделать, то произойдет отпотевание охлажденной продукции. То же следует иметь в виду при выгрузке продукции из холодильных камер. Например, если сразу вынести плоды в теплое помещение, то они отпотевают. И в этом случае необходимо постепенное их согревание, для чего продукцию каждые сутки перемещают в камеры с постепенно повышающейся температурой примерно на 4--5°.

При холодильном хранении приходится опасаться повреждений от слишком низкой температуры, которая может наступить при неточной регулировке системы охлаждения или ее неисправностях.

Переохлаждение продукции наиболее вероятно в ящиках, размещенных у приборов охлаждения. Поэтому расстояние здесь до штабеля оставляют около 60 см, а приборы охлаждения экранируют, например, полимерной пленкой, которая предохраняет от переохлаждения.

Продукцию в холодильных камерах размещают в затаренном виде, инаиболее рациональный способ ее складирования -- установка в штабеля на обычных или стоечных поддонах штабелерами-загрузчиками. Из всех способов размещения ящиков при холодильном хранении преимущественное распространение получили сплошные штабеля, при этом оставляют минимально допустимые расстояния на эксплуатационные нужды. Нижний ряд ящиков приподнят над полом на высоту поддона около 15 см. Расстояние между стенами и штабелем ящиков около 40--50 см, между потолком и ящиками -- 50--100 см, между колоннами и ящиками -- 10--15 см. Для контрольного прохода оставляют 50--60 см. Число таких проходов зависит от емкости камеры и должно быть таким, чтобы был доступ для осмотра и контроля 50--60% ящиков хранящейся партии. Таким образом достигается полная загрузка камер и экономичное использование дорогостоящих холодильных емкостей.

2. Практическая часть

Вариант 4-5 Исходные данные

Масса m=60 кг.

Мощность холодопроизводительная 150 Вт

Стоимость бытовой техники 5000 руб.

Стоимость материалов 300 руб.

Контрольное задание №1

«Определение абсолютного базового показателя трудоемкости изготовления бытовой техники».

В основе конструирования и изготовления бытовой техники лежит принцип экономичности, который определяется снижением стоимости проектных работ и производственных затрат.

Положительный результат достигается использованием эффективных технических решений, современных материалов и технологий. Одним из параметров, который определяет экономичность производства, является

трудоемкость изготовления бытовой техники, характеризуемая сравнением абсолютного базового показателя нового образца с аналогом. Исходные данные:

1. Рабочий параметр бытового холодильника

холодопроизводителыюсть, Вт- Pq.

2. Масса холодильника, кг - т.

Последовательность расчета:

1. Основной технический параметр проектируемого образца, кг./Вт.:

Рт = m / Pq. = 60 /150 = 0,4 кг/Вт

2. Коэффициент сложности конструкции;

Ксл = Ра/Рт = 0,5/0,4 = 1,25

где Р., = 0,45 ... 0,55, кг/Вт - основной технический параметр аналога (принимаем 0,5)

3. Коэффициент снижения трудоемкости изготовления проектируемого образца:

Кст = (100/(100 + к,)т))t,= (100 / (100 + 10))3 = 0,75

где кт= 5 ... 15% - рост производительности труда (принимаем 10)

t = 2 ... 4, лет - срок проектирования (принимаем 3)

4. Абсолютный базовый показатель трудоемкости изготовления, нормо-час:

Тбп = Та Ксл Кст = 240 х 1,25 х 0,75 = 225 н-ч.

где Та= 220 ... 250 нормо-час - трудоемкость изготовления аналога (принимаем 240)

Контрольное задание №2

«Оценка экономических показателей надежности (долговечности) нового образца бытовой техники по информации о параметрах аналога».

Надежность является сложным параметром, который включает в себя в зависимости от условий эксплуатации изделия такие показатели как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Надежность определяет продолжительность функционирования и характеризует наработку и ресурс бытовой техники. Наработка есть продолжительность или объем выполненной работы.

Ресурс есть наработка от начала эксплуатации до наступления предельного состояния, при котором дальнейшая эксплуатация техники опасна и недопустима. Зная ресурс, устанавливают срок службы техники, срок безотказной наработки, а также календарную продолжительность эксплуатации, в течение которой изделие не достигнет предельного состояния с вероятностью, выраженной в процентах, называемой гамма-процентным сроком службы.

При наличии экономических характеристик техники и параметров надежности вычисляют экономические показатели надежности, которые определяют затраты средств для обеспечения заданной надежности техники в эксплуатации.

Исходные данные:

Стоимость бытовой техники, руб. - Ц.

Последовательность расчета.

1. Годовой фонд рабочего времени, ч.:

tP = Kn d t = 365 х 24 х 0.9 = 7884 ч.

где d = 365 дней - число дней в году;

t = 24 часа - продолжительность работы бытовой техники за сутки, для холодильника,

К„ = 0,85 ... 0,95 - коэффициент, учитывающий простои на профилактику и т.п. (принимаем 0,9)

2. Число сервисных обслуживаний по замене узлов (деталей), выявленных в процессе диагностики:

a = tpT/ty = 7884 х 15 /45000 = 2,628 (округляем до 3)

где Т = 12 ... 15 лет - срок службы холодильника (принимаем 15)

ty= 35000 ... 45000 ч. - установленная безотказная наработка (принимаем 45000)

3. Затраты средств на замену деталей (узлов), выработавших ресурс, руб.: Цз = а Цд, = 0,02 х 5000 х 3 = 300 руб.

где Ц, = 0,02*Ц - стоимость ресурсных деталей, руб.

4. Затраты средств, обусловленные сервисным (техническим) обслуживанием, руб.:

Цс = а' tc zc зс = 3 х 1,2 х 3 х 20 = 216 руб.

где tc~ 1,1 ... 1,5 ч. - продолжительность сервисного обслуживания, (принимамем 1,2) zc = 2 ... 3 чел. - число персонала, занятого сервисным обслуживанием (принимаем 3), зс = 15 ... 25 руб/час. - средняя часовая заработная плата обслуживающего персонала (принимаем 20)

5. Суммарные затраты за срок службы, обусловленные факторами долговечности узлов, руб.:

Цд = Цз + Цс = 300 + 216 = 516 руб.

6. Экономический показатель долговечности, руб./руб.:

Д = Цд/Ц = 486 /5000 = 0,097

Контрольное задание №3

«Оценка интегральных показателей качества нового образца бытовой техники».

Интегральный показатель качества спроектированной техники определяется с учетом экономического показателя долговечности.

Качество изделия представляет собой относительную характеристику, основанную на сравнении значений показателей качества оцениваемой техники с базовыми значениями соответствующих показателей аналога.

Одним из важных экономических показателей является интегральный показатель качества изделия, отражающий соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации и суммарные затраты на создание и эксплуатацию бытовой техники. Чем больше значение интегрального показателя качества изделия, тем выше полезный эффект, получаемый на каждый рубль затрат. Чаще всего фактор долговечности (надежности) нового образца техники в условиях эксплуатации снижает интегральный показатель качества из-за увеличения эксплуатационных расходов на обеспечение заданной надежности.

Последовательность расчета.

1. Продолжительность остановок на плановое сервисное обслуживание, ч.:

Tc = atc. = 3 х 1,2 = 3,6 ч.

2. Продолжительность остановок на экстренное сервисное обслуживание, ч.:

Тэ = tp tB /t,4 = 7884 х 2 /60000 = 0.2628 ч.

где tB = 1,5 ... 3 ч. - среднее время восстановления отказа (принимаем 2 ч.)

tH = 55000 ... 65000 ч. - средняя наработка на отказ (принимаем 60000 ч.)

3. Продолжительность профилактических осмотров техники в течение года, ч.:

Тр= tp to / n t = 7884 х 157,68/236,52=5,256 ч.

где to-- 0,02tp = 0,02 х 7884 = 157,68 ч.

продолжительность осмотра, ч.,

n t = 0,03 tp = 0,03 х 7884 = 236,52 ч.

периоды между осмотрами, ч.

4. Коэффициент технического использования:

K= l-((Tc + Tэ+ Tн)/tp).= 1 - ((3,6+0.2628 + 5,256)/ 7884)) = 0,9988

5. Параметр функционирования бытовой техники:

В натуральном измерении

Qн = Мт Кти Pq tp = 0,9 х 0,9988 х 150 х 7884 = 1063,1 кВт ч/год,

В стоимостном измерении

Q = Qн Ц/1000 = 159,46 руб./год,

где Чт = 0,85 ... 0,95 - коэффициент полезного действия (принимаем 0,9)

Ц, = 0,15 руб/кВтч - стоимость единицы электроэнергии.

6. Годовая заработная плата операторов сервисного обслуживания; руб./год:

А = Zc зс tc d.= 1,2 х 3 х 20 х 365 = 26280 руб.

7. Затраты на реновацию техники, руб./год:

М = Ц / Т = 5000 /15 = 330 руб.

8. Затраты, обусловленные фактором долговечности, руб./год:

З = М х Д = 1500 х 0,108 = 162 руб.

9. Затраты на энергопотребление, руб./год:

Е = Рс. tp. Ц Кт = 1,5 х 7884 х 0,15 х 0,9988 = 1771,77 руб.

где Рс = 1,1 ... 2,1 кВтч/сутки - суточный расход электроэнергии. (принимаем 1,5)

10. Интегральный показатель качества техники, Втч/руб.:

а) без учета долговечности

Ик = Qн / (А + М + Е) = 1063,1/(26280 +330+1771,77) = 0,038

б) с учетом долговечности

ИКд = Q,н/ (А + М + Е + З)= 1063,1/(26280 +330+1771,77+162) = 0,036

Контрольное задание №4

«Оценка интегрального показателя эффективности нового образца бытовой техники».

Интегральный показатель эффективности определяется с учетом интегрального показателя качества нового образца техники. Интегральный показатель эффективности является комплексным показателем, который отражает соотношение суммарного полезного эффекта в стоимостном измерении при долговечной, безотказной эксплуатации и суммарных затрат на создание и эксплуатацию бытовой техники. Используя интегральные показатели эффективности, можно оценить влияние факторов надежности на затраты за период эксплуатации техники.

Исходные данные: Стоимость материалов и оборудования, Цм, руб.

Последовательность расчета:

1. Экономический показатель безотказности, руб./руб.:

Б=1/Ц (tp T/tн).( Zc зс tн + Цв) = 1/5000 (7884 х 15/60000) (5840 х 2 + 90) = 4,6 где z = 1 ... 2 чел. - число вспомогательных рабочих,

Зс = 0,8 Зс d = 0,8 х 20 х 365= 5840 руб. - средняя годовая заработная плата вспомогательных рабочих, руб./год,

Цв = 0,02 Ц = 5000 х 0,02 = 100 руб. - стоимость материалов.

2. Экономический показатель надежности, руб./руб.: Н = Д + Б = 4,6 + 0,108 = 4,708

3. Затраты, обусловленные факторами надежности, руб./год:

3н = М х Н = 330 х 4,708= 1553,64руб.

4. Затраты на исходные материалы и оборудование, руб./год:

И = Ки Цм = 4 х 300 = 1200 руб.

где К = 3 ... 5 шт./год - количество вспомогательных материалов (принимаем 4)

5. Суммарные затраты на функционирование холодильника, руб./год:

а) без учета фактора надежности Э = А + М + Е + И = 26280 +330+1771,77 + 1200 = 29581,77 руб.

б) с учетом фактора надежности Эн = Э + 3N = 29581,77+1568,4 = 31150,17 руб.

6. Интегральный показатель эффективности техники:

а) без учета фактора надежности И = Q / Кти Э = 1063,1/(29581,77 х 0,9988)=0,036

б) с учетом фактора надежности Ин = Q / Э = 1063,1/31150,17=0.034

Заключение

Выводы по практической части:

1.Трудоемкость изготовления спроектированного холодильника повысилась (понизилась) в ТбП/Та = 240/225 = 1,07 раза

2.Обеспечение заданной долговечности холодильника потребует дополнительных затрат равных величине 516 рублей или 9,7 % от стоимости холодильника.

3.Влияние фактора долговечности на параметр функционирования машины с учетом эксплуатационных затрат. Фактор долговечности в условиях эксплуатации снизил интегральный показатель в Ик / Ига = 1,052 раза из-за увеличения эксплуатационных расходов на обеспечение заданной надежности техники.

4.С учетом фактора надежности затраты при эксплуатации нового образца техники, как правило, увеличиваются в 1,06 раз и составляют дополнительно (Эн - Э) 1553,64 руб./год. Интегральный показатель эффективности техники при этом уменьшается.

Список использованной литературы

1. Баканов М.И., Шеремет А.Д. Теория экономического анализа М.: Финансы и статистика, 2004 - 288с.

2. Бухалков М.И. Планирование на предприятиях машиностроения. Учебное пособие. - Самара: СамГТУ, 2004.- 432 с.

Размещено на Allbest.ru

...