Проектування овочесховища місткістю 250 тон

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАВДАННЯ

Овочесховище.

Холодильник місткістю: 250 т.

Основний продукт: капуста, буряк.

Розміри складського ящику: 1240Ч835Ч720 мм.

2 - камери збереження з температурою .

м. Одеса: географічна широта 46,5^о

Температура, відносна вологість: літня: , 60%.

зимова: , 86%.

Середньорічна температура зовнішнього повітря: .



ВСТУП

У рішенні соціально-економічних задач по підвищенню народного благоустрою України на основі швидких темпів розвитку сільського господарства та харчових галузей промисловості, підвищення товарообігу та суспільного харчування, велике значення належе холоду.

Значно зросла роль холоду в рішенні задач продовольчого забезпечення, як найбільш ефективного засобу в боротьбі за скорочення втрат сировинних ресурсів та продуктів харчування.

Невід'ємною частиною технологічних процесів виробництва швидкопсуючих продуктів, з їх послідуючим зберіганням, транспортуванням і реалізацією являється штучний холод. Його використання в харчовій технології має надзвичайно велике значення. Не менше 40% виробленої сільськогосподарської продукції необхідно піддавати холодильній обробці з метою запобігання її псування і зменшення витрат.

Вплив холоду порівняно з іншими методами консервування харчових продуктів викликає мінімальні зміни їх властивостей, харчової цінності, маси, смаку, зовнішнього вигляду. В виробництва і збільшення об'ємів реалізації харчових продуктів широке застосування отримала холодильна техніка.

Утворилось складне багатогалузеве холодильне господарство, яке являється комплексом взаємодіючих послідовних ланок технологічного ланцюга, до якого входять: заготовлення, виробництво, холодильний обробіток, транспортування, реалізація і споживання продуктів харчування.

Для досягнення максимальної ефективності роботи холодильного господарства холодильний ланцюг на всіх цих етапах переміщення харчових продуктів від заготовлення до споживання повинен бути неперервним. Порушення оптимальних умов і будь-яких одиниць в ланці може привести до зниження якості, значних витрат маси і навіть до псування продуктів. Все більше використання холоду спостерігається в системі споживчої кооперації , безпосередньо пов'язаної з заготуванням сільськогосподарської продукції населення. Виникла необхідність будівництва охолоджуючих споруд безпосередньо в місцях виробництва продукції. Особливої гостроти проблема набула з розвитком в Україні приватного підприємництва, фермерства.

Проект даного овочесховища передбачає рішення цих задач. Порівняно велика ємкість (250 т) дозволяє заготовляти і зберігати необхідну частину вирощених капусти та буряка в нормальному стані для їх наступної реалізації населенню.



1. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ

Плоди й овочі поєднують собою групу рослинних продуктів, що відрізняє великий зміст води (75-95%) з розчиненими в ній сухими речовинами: вуглеводами, органічними кислотами, вітамінами, білковими, дубильними й мінеральними речовинами. Внаслідок цього вони характеризуються високою ферментативною активністю, низькою стійкістю до фітопатогенних мікроорганізмів і легкою втратою води.

Після збору врожаю в плодах і овочах тривають фізіолого-біохімічні й мікробіологічні процеси. Напрямок і інтенсивність зазначених процесів залежить як від біологічних функцій, які вони виконують у життєвому циклі вегетиуючего рослини, так і від умов навколишнього зовнішнього середовища.

Особливістю плодів, плодових овочів і ягід є післязбиральне дозрівання, обумовлене формуванням насінь за рахунок живильних речовин околоплідника (м'якоті).

Незважаючи на велику видову розмаїтість цієї групи загальні ознаки дозрівання подібні; розходження складається у варіюванні тривалості дозрівання - від декількох днів до декількох місяців.

Дозрівання плодів супроводжується наступними змінами: вуглеводи переходять у більше прості з'єднання. Так, крохмаль і інші полісахариди (пектинові речовини, геміцелюлоза, целюлоза) гідролізуються з утворенням розчинних цукрів.

Загальний зміст цукрів внаслідок витрати їх на подих поступово зменшується, при цьому співвідношення між сахарозою й моносахарами міняється на користь останніх і переважним цукром стає фруктоза.

Характерною ознакою дозрівання плодів є зменшення змісту органічних кислот і збільшення сахарокислотнього індексу. У результаті гідролізу танинов зникає в'язкий смак плодів. Істотно змінюються зміст і склад летучих речовин, що формують їхній смак і аромат (спирти, альдегіди, кетони, складні ефіри й ін.). Перетворення нерозчинного протопектина в розчинний пектин обумовлює розм'якшення тканини плодів.

Змінюється склад барвних і кутикулярних речовин. Так, кількість хлорофілу зменшується, а каротиноїдів і інших пігментів збільшується. Дозрівання багатьох плодів супроводжується нагромадженням (біосинтезом) етилена, кутикулярних ліпідів і інших з'єднань. У процесі дозрівання плодів трохи зменшується зміст вітамінів. У результаті водного обміну й випару вологи зменшується також зміст вологи.

Можливі строки зберігання плодів і ягід визначаються в першу чергу ступенем зрілості, при якій вони прибрані. Розрізняють дві стадії зрілості - знімну й фізіологічну (споживчу).

Знімна стадія зрілості визначає придатність плодів для транспортування на далекі відстані й закладки на зберігання, споживча - придатність для використання. До плодів, збір яких проводять у стадії знімного ступеня зрілості, відносять яблука, груші, хурму, помідори й ін. У деяких плодів обидві ступені зрілості збігаються.

Для визначення оптимальних строків збору користуються різними показниками зрілості: колір, твердість, зміст загальних розчинних речовин, кислотність, аромат й т.д..

Біологічна роль бульб, коренеплодів, цибулин і качанів полягає в утворенні насінь на другому році життя. Після збору одні з них (картопля, лук) перебувають у стадії глибокого або природного спокою, під час якого відсутнє проростання навіть при сприятливих умовах навколишнього середовища (підвищені температура й вологість повітря); інші (капуста, коренеплоди)-у стадії змушеного спокою, коли життєдіяльність штучно подавлена. У період спокою інтенсивність багатьох фізіолого-біохімічних процесів овочів цієї групи сильно знижена й утримується приблизно на постійному рівні.

Біохімічні процеси активізуються лише через певний для кожного виду й сорту період зберігання. Закінчення періоду спокою характеризується різким підйомом інтенсивності подиху й закисленість відбудовних процесів, пересуванням живильних речовин до Ростовим крапкам, біосинтезом нових пластичних і фізіологічно активних речовин.

Листові овочі з моменту збору ніяких біологічних функцій не виконують, але, як всі листи, вони характеризуються розвитий поверхнею, слабкої водоутримуючої здатністю й швидким зів'яненням.

Основним фізіологічним процесом, що триває в плодах і овочах після збору, є подих. Інтенсивність подиху й пов'язаних з ним обмінних процесів залежить від температури. Для вираження цієї залежності звичайно користуються температурним коефіцієнтом, що показує, у скільки разів збільшується інтенсивність подиху при підвищенні температури на 10°С. Для більшості плодів і овочів залежність інтенсивності подиху від температури (у діапазоні температур від 2 до 15- 20°З) підкоряється закону Вант - Гоффа. При підвищенні температури до 40- 45°З інтенсивність подиху досягає максимуму, після чого різко зменшується через ушкодження кліток і тканин. При зниженні температури інтенсивність подиху також знижується, причому з наближенням до крапки замерзання більш плавно, ніж за законом Вант - Гоффа. Питома кількість тепла, що доводиться на 1 г вуглекислого газу, що виділився, становить 10,7 кДж.

Теплота подиху плодів н овочів залежить від сорту, умов вирощування й фізіологічного стану. Вона змінюється в різні періоди зберігання, що обумовлено зокрема клімактеричним підйомом подиху, наприклад у яблук, груш, злив, персиків, томатів, або підвищенням інтенсивності подиху при закінченні періоду спокою в картоплі, лука, капусти.

Тепловиділення плодів і овочів, період збирання яких доводиться на літо й ранню осінь із високою температурою, викликають швидке самозігрівання.

Іншим не менш важливим процесом, що відбувається в плодах і овочах після збору, є випар вологи. Кількість вологи, що випарувалася, залежить від властивостей плодів і овочів, їх влогоутримуючої або випарної здатності.

З випаром вологи зв'язане не тільки зниження маси плодів і овочів, але й зів'янення, що знижує здатність до зберігання, живильну цінність і погіршує товарний вид продукції. Помітне зів'янення плодів наступає при втраті 4- 6% вологи, а ягід і листових овочів, що відрізняються слабким вологоутриманням, - при втраті 1, 5-2%.

Щоб загальмувати фізіолого-біохімічні процеси, запобігти розвитку фітопатогенних мікроорганізмів і зменшити втрати вологи, плоди й овочі після збору треба швидко прохолоджувати (попереднє охолодження).

Попереднє охолодження - перша й друге дуже важлива ланка в загальному ланцюзі застосування холоду. Відсутність або затримка в охолодженні ягід, кісточкових плодів і зелених овочів виключає можливість короткострокового зберігання й транспортування, а затримка в охолодженні більше стійких плодів скорочує тривалість зберігання, підсилює схильність до різних фізіологічних захворювань.

Швидкості охолодження плодів і овочів залежать від їхнього виду. Плоди й овочі, знімна зрілість яких збігається зі споживчої (ягоди, вишня, черешня, огірки, зелені овочі й т.д. ) або наступає через порівняно короткий період (абрикоси, персики, слива, дині й ін.), повинні прохолоджуватися протягом 1- 5 ч до температури транспортування або зберігання. Плоди, що досягають споживчої зрілості в процесі тривалого зберігання (зимові сорти яблук і груш), можна прохолоджувати протягом 20- 24 ч.

Плоди й овочі попередній прохолоджують у звичайних камерах схову при швидкості руху повітря 1- 1,5 м/с і кратності повітрообміну 30- 40 обсягів у годину, у спеціальних камерах попереднього охолодження при швидкості руху повітря 3- 4 м/з і кратності повітрообміну 60- 100 обсягів у годину, в апаратах інтенсивного повітряного охолодження (найчастіше тунельного типу) при швидкості руху повітря до 5 м/с і кратності повітрообміну 100- 150 обсягів у годину, крижаною водою (методом зрошення або занурення) у гідроохолоджувачах, вакуум-випарним охолодженням у спеціальних апаратах.

Ефективність способів оцінюють по тривалості охолодження.

Найбільш ефективним є охолодження в потокових, конвеєрних апаратах (повітряні тунельні, гидро- і вакуум-охолоджувачі) до завантаження плодів у холодильні камери або транспортні засоби.

Під час транспортування необхідно створити умови, що запобігають підвищення температури плодів і конденсацію вологи на їхній поверхні. Плоди перевозять спеціалізованим транспортом (поїзди й секції з машинним охолодженням, автономні рефрижераторні вагони й авторефрижератори).

У транспортних засобах необхідно підтримувати найбільш сприятливу температуру залежно від виду продукції й тривалості перевезення.

Приймаю температуру зберігання 0°С. Так оптимальні умови зберігання капусти та буряка -1ч1°С.

Пропонується проект холодильника для зберігання капусти та буряка, місткістю 250 т, що знаходиться у м. Одеса.

Споруда холодильника виконується одноповерховою. Це зумовлено тим, що будівельні конструкції одноповерхового холодильника легші і, відповідно, дешевші. З цієї ж причини одноповерховий холодильник може бути збудований в декілька разів швидше за багатоповерховий. Одноповерхові холодильники мають більш просту будівельну конструкцію за багатоповерхові, тому що каркас будівлі несе навантаження лише від даху, охолоджуючих приладів, вітру, снігу. До того ж при будівництві одноповерхового холодильника існують менші умови до міцності грунту. Також холодильники, виконані одноповерховими, мають достоїнства, пов'язані зі зручністю механізації вантажних робіт, такі як:

- шляхи внутрішніх перевезень продуктів - тільки по горизонталі. Це дозволяє цілком механізувати вантажно-розвантажувальні і транспортні роботи усередині холодильника;

- великі довжини вантажних платформ дозволяють прискорити зовнішні вантажні роботи;

- можливість будівництва великих камер, вільних від колон. Це дозволяє полегшити і прискорити вантажні роботи усередині камер;

- менші експлуатаційні витрати.

У проекті передбачається створення автомобільної рампи.

Вибір будівельно-ізоляційних матеріалів.

Фундамент - приймає все навантаження від будівельних конструкцій, вантажу і обладнання, і передає його на грунт. Для будівництва холодильника приймаємо збірний фундамент, який представляє собою прямокутник розміщений по всьому периметру стін. Ширину верхньої частини фундаменту приймаємо трохи більше ніж ширину стін.

Зовнішня стіна - виготовляється з цегли з ізоляцією з внутрішньої сторони. Ширина цегляної кладки 380 мм.

Внутрішня стіна - виготовляється також як і зовнішня, тільки товщину цегляної кладки приймаємо 380 мм.

Покриття - для даного холодильника приймаємо без дахове покриття, яке складається з несучих плит які опираються на колони, теплоізоляції і крівлі.

Приймаємо висоту камер холодильника рівною 6 м, а сітку колон 6х6 м.

Приймаємо температуру в камерах зберігання буряка та капусти . Тара для зберігання товару - дерев'яна.

У якості ізоляції приймаємо пінополіуретан РИПОР.

Пінополіуретан широко застосовуються в будівництві завдяки своїм неперевершеним фізико - механічним властивостям. Витрати на їх вживання швидко окупаються при експлуатації. Пінополіуретан (поліуретанова піна) - найефективніший теплоізоляційний матеріал.

Її теплопровідність складає від 0,019 Вт/мК. до 0,023 Вт/м К. Ефективніше пінополіуретану лише вакуумна ізоляція, але вона не дорожче і технологічно незручна. 25 мм поліуретанової піни рівнозначні по теплоізолюючих властивостях 51 см стіни з червоної цеглини або 18 см дерева.

Поліуретанові покриття володіють дуже високою атмосферостійкістю, хорошою опірністю великим деформаціям, зносостійкістю, еластичністю і багатьма іншими чудовими властивостями. Поліуретанові матеріали отримують на місці вживання шляхом змішення двох компонентів А і Б. Властивість матеріалу залежать від хімічної породи цих компонентів. Важливо, що пінополіуретан (ППУ) еластичний, не розтріскується, не розшаровується і не відшаровується при екстремальних температурах від -40 до +150°С, створює герметичний повітро- і водонепроникний шар, має низьку щільність, є прекрасним вібро- і шумоїзолятором, екологічно безпечний і нетоксичний, володіє високою міцністю і зносостійкістю, зберігає властивості в досить широкому температурному діапазоні експлуатації - від -250 до + 180°С

Пінополіуретан серед теплоізолюючих матеріалів володіє найбільш низьким коефіцієнтом теплопровідності (l=0,022 Вт/м°С) і високими гідроізолюючими властивостями (до 99% закритих пір), що дозволяють використовувати його навіть як покрівельний матеріал. ППУ хімічно нейтральний до кислотних і лужних середовищ. Клас горючості Г2. Пінополіуретан володіє високою стійкістю по відношенню до хімічних сполук.

ППУ напилюється практично на будь-які матеріали: дерево, стекло, метал, бетон, цеглину, фарбу, не залежно від конфігурації поверхні. В результаті цього відсутня необхідність в спеціальному кріпленні ізоляції. Крім того, ППУ покриття інертне до кислотних і лужних середовищ, може працювати в ґрунті, використовуватися як покрівельний матеріал,

антикорозійним захистом металу Єдине, що вимагають ППУ - захисту від прямих сонячних променів.

Пінополіуретанове покриття з щільністю понад 35 кг/м³ - окрім теплоізоляційних властивостей, набуває гідроізоляційних характеристик. Матеріал володіє чудовими адгезійними властивостями, ідеально прилипаючи до горизонтальних і вертикальних поверхонь з будь-якого матеріалу і будь-якої форми.

Нанесене покриття не вимагає оновлення і ремонту протягом всього терміну служби будівлі. Компоненти не підтримують горіння і є важко горючими. Теплоізоляція може наноситися на підлогу, потовк, і стіни.

У всьому світі готовий ППУ без проблем проходить випробування на токсичність

Якщо в компоненти для здобуття ППУ включені антіпірени, то пінопласт горить лише там, куди потрапляє полум'я зовнішнього джерела вогню, і горить до тих пір, поки це полум'я є. Якщо прибрати факел - ППУ гасне, не тліє і не димить.

Довговічність ППУ оцінюється в 25-30 років.

Головні переваги

- низький коефіцієнт теплопровідності(0,019ч0,029 Вт/мК);

- легка вага 40ч60кг/м³;

- висока адгезійна міцність;

- немає необхідності в кріпильних елементах;

- висока акустична ізоляція;

- відмінний антикорозійний захист металоконструкцій;

- відсутність містків холоду;

- можливість ізоляції конструкцій будь-якої конфігурації і розмірів;

- довговічність покриттів (не схильні до розкладання і гниття, не руйнуються під впливом сезонних температурних коливань, атмосферних опадів, агресивної промислової атмосфери);

- висока екологічність отримуваного матеріалу (по гігієнічних нормах дозволено вживання в холодильній техніці для продовольчих продуктів);

- методом заливки ППУ в прес-форму можна отримувати формовані теплоізоляційні блоки ("шкаралупи" для трубопроводів, плити, сендвіч-панелі і так далі).

Жорсткий напилюваний пінополіуретан використовується як теплоізоляційні і захисні покриття енергетичного устаткування, теплопроводів, кумулятивних ємкостей, холодильних камер і інших будівельних конструкцій.

Для підтримування потрібних параметрів повітря в камерах холодильника, в них будуть встановлені підвісні повітроохолоджувачі. Теплота конденсації відводитиметься за допомогою конденсаторів повітряного охолодження.

В якості холодильної установки планується використання децентралізмвана системи на базі поршневих компресорів Bitzer.

Централізовані системи з багатокомпресорним агрегатом зручніші в управлінні, чим децентралізовані. Управляти компресорами, конденсаторами і повітроохолоджувачами можна з однієї крапки. З цієї ж причини сервісне обслуговування таких систем є достатньо зручним, тоді як велике число одиниць компресорного устаткування і відособлені агрегати децентралізованої системи, розміщені, як правило, в різних частинах складу, обслуговувати набагато складніше.

Проте децентралізована система охолоджування має і свої незаперечні переваги. По-перше, вона не вимагає спеціального приміщення для багатокомпресорного агрегату, а невеликі однокомпресорні установки можна розмістити де завгодно, навіть на даху. По-друге, невелику установку набагато простіше замінити, причому без особливого збитку для загальної холодопродуктивності системи (високий коефіцієнт резервування). Нескладна розводка трубопроводів, зниження їх протяжності - теж важливі плюси децентралізованої системи.

В якості холодильного агенту передбачається використання фреону R404а.

Хладагент для використання в новому промисловому холодильному обладнанні, в низько-і середньотемпературних комерційних системах охолодження (камери і приміщення для зберігання продовольства, льодогенератори), в тому числі і в розроблених для R-502.

Довгострокова озоносберігаюча альтернатива R-502 і R-22 для ретрофіта існуючих систем.

- робота у всьому діапазоні застосування R-502 в силу близькості характеристик;

- температура розрядки фреону R-404A нижче, ніж у R-502, що збільшує термін служби компресора;

- легкий сервіс: дозаправка системи може відбуватися після кожної витоку;

- експлуатаційні витрати хладагента R404a менше, ніж з R-502.

Фреон R-404A являє собою суміш хладонів на базі ДФУ, що складається з ГФУ-143а/ГФУ-125/ГФУ-134а (52/44/4 масових відсотка).

Після надходження на ринок на початку 1994 року хладон R-404A спочатку використовувався в новому обладнанні, розробленому під R-502, в комерційних холодильних установках, розрахованих на низькі і середні температури випаровування. В даний час суміш широко застосовується в якості холодоагенту для ретрофіта систем, що працюють на R-502. При цьому необхідна заміна масла.

Фреон 404а став стандартною робочою рідиною в багатьох транспортних холодильних системах, а також широко застосовується в промислових холодильниках.

Хладон 404A як не містить хлору холодоагент має нульовий потенціал руйнування озонового шару (просо, ODP), а його потенціал глобального потепління (ПГП, GWP) становить 3750 (ПГП вуглекислого газу дорівнює 1), що значно нижче, ніж ПГП R-502, рівного 5600.

Хладагент 404A за класифікацією ASHRAE відноситься до класу А1/А1 як в рідкій, так і в газоподібній фазі. Допустимий рівень впливу хладону R404A (визначається як гранично допустимі регулярно впливають концентрації) складає 1000 частин на млн., тобто не відрізняється від R-502.

Будучи сумішшю, близької до азеотропної, холодоагент R-404A зберігає дуже високу постійність складу, порівнянне з R-502, навіть при неодноразових витоках і перезарядки. Завдяки цим властивостям він є ідеальним холодоагентом там, де необхідні безпеку і незмінність експлуатаційних характеристик.

Підходящими маслами холодильної машини R408а є складноефірнi синтетичні масла.

Холодопостачання

Холодом камери забезпечує два компресорно конденсаторних агрегати. В них встановлені фреонові поршневі компресори фірми “BITZER”, на базі компресора 4J-13.2. Вони складаються з компресора, конденсатора, лінійного ресивера, глушника, регенеративного теплообмінника та фільтра осушника. Компресорно-конденсаторні агрегати встановлені за сіткою, під навісом примикає до зовнішньої стіни камери. Це зроблено для того щоб вкоротити довжину трубопроводів.

Електропостачання

Електропостачання здійснюється з трансформаторної підстанції ТП-252 двома кабелями марки АВВГ-1 перерізом 4*240 мм² згідно ТУ 3Ц-6428 від 21.01.2003, виданих Одеським РЕМ.

Вибір та обґрунтування системи і способу охолодження

В даний час найбільшого розповсюдження одержали фреоеові децентралізовані схеми холодильних установок.

Для підтримання даного температурного режиму в камерах холодильника приймається без насосна схема холодильної установки з верхньою подачею холодильного агента в прилади охолодження, яка працює на одну температуру кипіння t₀ = -9. Для цього застосовується одноступенева холодильна машина.

Для підтримання рівномірної температури в камерах приймається повітряне охолодження за допомогою підвісних повітроохолоджувачів з посиленою циркуляцією повітря.

На холодильнику застосовуються повітряні конденсатори.



2. РОЗРАХУНОК ПЛОЩІ, ТА ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ КОНСТРУКЦІЙ ХОЛОДИЛЬНИКА

Ємність холодильника: т;

Вантажний об'єм:

, [2.1]

де - норма завантаження на 1м³ вантажного об'єма камери;

- для буряка, стор. 218, дод. 11 [1];

- для капусти, стор. 218, дод. 11 [1].

для буряка:

,

для капусти:

,

Вантажна площа:

, [2.2]

де - вантажна висота; - для камер зберігання буряка; - для камер зберігання капусти. Вантаж складається на піддонах, розмірами 1200Ч800Ч150 мм. [ГОСТ 9570-87], у ящиках 620Ч400Ч285мм. [ГОСТ 10131-93]. На піддоні складені по висоті 10 ящиків - для камер зберігання буряка; 14 - для камер зберігання капусти.

для буряка:

,

для капусти:

,

Будівельна площа:

, [2.3]

де - коефіцієнт використання будівельної площі; для камер середніх розмірів стор. 39 [1].

для буряка:

,

для капусти:

,

Кількість будівельних прямокутників:

[2.4]

де - площа будівельних прямокутників, при кроці колон 6Ч6, .

для буряка:

Приймаємо шт.

для капусти:

Приймаємо шт.



Рис. 2.1. Розташування камер холодильника.



3. ВИЗНАЧЕННЯ ТОВЩИНИ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ

Більша частина України відноситься до середньої кліматичної зони, де середньорічна температура повітря позитивна, але нижча 9⁰С ( середньорічна температура в місті Одеса становить 9,9⁰С (зимова -18⁰С, літня 32⁰С)). Для цієї зони коефіцієнти теплопередачі зовнішніх стін холодильних камер обчислюється по формулі:

, [3.1]

де - температура в камері;

- для камер зберігання капусти;

- для камер зберігання буряка.

,

Коефіцієнт теплопередачі покрить холодильників, які не мають горищ:

, [3.2]

,

Коефіцієнт теплопередачі внутрішніх стін і перегородок, що відокремлюють охолоджувані приміщення від не охолоджуваних, але неопалюваних:

, [3.3]

,

Обчислені значення коефіцієнтів теплопередачі стін, перегородок, покрить і міжповерхових перекриттів холодильних камер перевіряють на недопущення конденсації вологи з навколишнього повітря на теплому боці зазначених огороджень:

, [3.4]

де - коефіцієнт теплопередачі відповідного огородження;

- мінімальне значення коефіцієнта тепло віддачі від повітря до теплої сторони огородження, можна прийняти ;

- розрахункова літня температура зовнішнього повітря (для зовнішніх огороджень), або температура приміщення з теплого боку внутрішньої стіни, перегородки або міжповерхового перекриття ();

- температура крапки роси, що відповідає температурі і відносній вологості повітря з теплого боку огородження холодильної камери.

Відносна вологість не охолоджуваних, але не опалюваних приміщень 90%.

Температуру визначають за допомогою діаграми (вологовміст - ентальпія) вологого повітря ().

,

.

Знаючи розміри коефіцієнта теплопередачі, визначаю теплоізоляційного шару:

, [3.5]

де і - розрахункові значення коефіцієнтів тепловіддачі з зовнішнього і внутрішнього боків огородження;

і - товщина і коефіцієнт теплопровідності кожного будівельного шару конструкції огородження;

- розрахункове значення коефіцієнта теплопровідності ізоляційного матеріалу огородження.

Для урахування впливу теплопровідних включень в ізоляційному шарі розрахункове значення визначають як:

,

де - коефіцієнт теплопровідності теплоізоляційного матеріалу.

Зовнішні стіни холодильника:

			, м
	1	Штукатурка цементна по металевій решітці	0,02	0,93
	2	Теплоізоляція з пінополіуретану «РИПОР»		0,035
	3	Пароізоляція - фольга алюмінієва	0,0001	0,3
	4	Штукатурка цементна	0,02	0,93
	5	Цегляна кладка	0,38	0,81
	6	Штукатурка цементна	0,02	0,93

, .

,

Так як прийнята товщина ізоляції та розрахована відрізняються одна від одної більш ніж на 5% то коефіцієнт теплопередачі буде складати:

; [3.6]

.

Покриття холодильника

		, м
	Стяжка з бетону по металевій решітці	0,04	1,86
	Теплоізоляція з пінополіуретану «РИПОР»		0,035
	Пароізоляція - алюмінієва фольга	0,0001	0,3
	Штукатурка цементна	0,02	0,93
	Залізобетонна плита	0,35	2,04
	Штукатурка цементна	0,02	0,93

, .

,

Приймаю мм,

Зовнішні неопалювані приміщення

		, м
	Штукатурка цементна по металевій решітці	0,02	0,93
	Теплоізоляція з пінополіуретану «РИПОР»		0,035
	Пароізоляція - алюмінієва фольга	0,0001	0,3
	Штукатурка цементна	0,02	0,93
	Цегляна кладка	0,38	0,81
	Штукатурка цементна	0,02	0,93

, .

,

Приймаю мм,



Підлога холодильника

			, м
	1	Бетонне покриття	0,04	1,86
	2	Бетонна стяжка	0,08	1,86
	3	Пароізоляція - гідроізол	0,002	0,3
	4	Теплоізоляція - гравій керамзитовий		0,17
	5	Бетон	0,025	0,98
	6	Пісок	0,5	0,58
	7	Земля

Так як температура в камерах від -3…+3⁰С, підлогу холодильника роблять без підігріву. В цьому випадку розрахунок товщини ізоляції роблять по зонах. Для цього усю площу підлоги ділять на 4 концентричні зони. Для кожної зони неізольованої підлоги було визначене значення умовного коефіцієнта теплопередачі віднесеного до різниці температур.

Значення умовного коефіцієнта теплопередачі для неізольованої підлоги, розташованої на ґрунті

Зона підлоги	1	2	3	4
	0,48	0,24	0,12	0,07

, [3.7]

1-ша зона:

,

,

,

Приймаю мм,

Результати розрахунку зводимо до таблиці

Таблиця 3.1.

	,	,	,	,	,		Товщіна теплоізолюючого слою, мм	Коефіцієнт теплопередачі,
Зовнішні стіни холодильника	0	23	9	0,043	0,11	0,55	65	70	0,39	0,37
Зовнішні неопалювані приміщення	0	8	9	0,13	0,11	0,55	49	50	0,46	0,46
Покриття холодильника	0	23	9	0,043	0,11	0,25	80	80	0,37	0,37
Підлога холодильника	0	-	9	-	0,11		80	80	0,39	0,39



4. ВИЗНАЧЕННЯ ТОВЩИНИ ПАРОІЗОЛЯЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ

Ізоляційні конструкції холодильних камер включають пароізоляційний шар, установлюваний для захисту холодильної ізоляції від зволоження. Звичайно пароізоляцію установлюють з теплого боку теплоізоляційного шару.

Для того щоб пароізоляція виконувала свої захисні функції, недостатньо установити її стосовно теплоізоляційного шару з боку більшого парціального тиску водяної пари в повітрі. Потрібно також вибрати товщину пароізоляції, що забезпечує необхідний опір проходженню водяної пари крізь ізольоване огородження.

Вираз для визначення товщини пароізоляційного шару д_П має вигляд:

, [4.1]

де і - коефіцієнти паропроникності пароізоляційного і теплоізоляційного матеріалів;

- температура зовнішньої поверхні шару теплової ізоляції;

- температура внутрішньої поверхні шару теплової ізоляції;

- коефіцієнти що залежать від і

При розрахунках ізоляції огороджень холодильних камер відомі температури повітря і коефіцієнти тепловіддачі з боку повітря по обох боках огородження, коефіцієнти теплопровідності і товщини окремих шарів огородження, а також загальний коефіцієнт теплопередачі ізоляційної конструкції. По цим даним, використовуючи відомий метод теплопередачі, легко розрахувати температури зовнішньої і внутрішньої поверхонь шару теплової ізоляції і .



, [4.2]

, [4.3]

де і - товщина і коефіцієнт теплопровідності внутрішнього лицювального шару огородження;

і - товщина і коефіцієнт теплопровідності шару теплової ізоляції.

Зовнішні стіни холодильника

Температура в камері ,

Температура зовнішнього повітря ,

Коефіцієнт паропроникності пароізоляційного матеріалу (алюмінієвої фольги) ,

Коефіцієнт паропроникності ізоляційного матеріалу , , стор. 22 [1].

,

,

,

Приймаю мм,

Зовнішні неопалювані приміщення

Температура в камері ,

Температура зовнішнього повітря ,

Коефіцієнт паропроникності пароізоляційного матеріалу (алюмінієвої фольги) ,

Коефіцієнт паропроникності ізоляційного матеріалу , , стор. 22 [1].

,

,

,

Приймаю мм,

Покриття холодильника

Температура в камері ,

Температура зовнішнього повітря ,

Коефіцієнт паропроникності пароізоляційного матеріалу (алюмінієвої фольги) ,

Коефіцієнт паропроникності ізоляційного матеріалу , , стор. 22 [1].

,

,

,

Приймаю мм,

5. 

5. РОЗРАХУНОК ТЕПЛОПРИПЛИВІВ ТА НАВАНТАЖЕННЯ НА ОБЛАДНАННЯ

5.1 Розрахунок теплоприпливів

Теплове навантаження є основною величиною по якій ведуть розрахунок і добір холодильного устаткування.

Для добору батарей і повітроохолоджувачем необхідно знати теплові навантаження кожної камери, де вони будуть установлені.

Для виконання розрахунків циклів холодильних машин і добору компресорів необхідно знати сумарні теплові навантаження всіх споживачів холоду при різних температурах випаровування холодильного агенту.

Розрахунок теплоприпливів роблять при проектуванні будь яких холодильних установок. У залежності від призначення холодильної установки, для неї попередньо вибирають найбільш важкі, несприятливі умови, при яких може здійснюватися її експлуатація. Для цих умов послідовно розраховують усі зовнішні теплоприпливи і внутрішні тепловиділення, що можуть бути в цьому розрахунковому режимі.

Звичайно теплоприпливи поділяють на наступні групи:

- Теплоприплив через огородження охолоджуваних об'єктів

- Теплоприплив від холодильної обробки вантажів, що перебувають в охолоджуваному об'єкті

- Теплоприпливи, що надходять із зовнішнім повітрям при вентиляції охолоджуваних об'єктів

- Теплоприпливи від різних джерел, що з'являються при експлуатації охолоджуваних об'єктів

- Теплоприпливи від подиху охолоджених плодів і овочів при їхній холодильній обробці і збереженні, або теплоприпливи від інших хімічних реакцій усередині охолоджуваного об'єкта

Загальне теплове навантаження на холодильне устаткування визначають підсумуванням усіх тепло припливів:

, [5.1]

5.1.1 Розрахунок теплоприпливів через огородження.

Теплоприпливи через огородження охолоджуваного об'єкта:

, [5.2]

де - теплоприплив від різниці температури по обох боках огородження;

- теплоприплив від сонячного опромінення зовнішніх огороджень.

Основним джерелом теплоти, що проникає в охолоджувані об'єкти через їхні огородження, є теплоприпливі , що залежать від різниці між температурами зовнішнього навколишнього середовища й усередині камери.

Розрахунок теплоприпливів через кожне огородження споживача холоду (крім підлог, що не обігріваються, розташованих на ґрунті ):

, [5.3]

де - розрахунковій коефіцієнт теплопередачі для даного огородження;

- площа поверхні даного огородження;

- температура зовнішнього середовища або сусіднього, більш теплого приміщення;

Розрахунок теплоприпливів через підлогу що не обігрівається:

, [5.4]

де - площа відповідних зон підлоги охолоджувального об'екта.

Джерелом зовнішніх теплоприпливів може бути пряме сонячне опромінення охолоджуваного об'єкта.

Опромінення сонцем зовнішніх поверхонь стін і покриття камер холодильника приводить до підвищення температури зовнішньої поверхні огороджень до значень вище температури навколишнього повітря до температури . Унаслідок цього в охолоджуваний об'єкт проникає теплоприплив називаний теплоприпливом від сонячного випромінювання:

, [5.5]

де - надлишкова різниця температур від впливу прямого сонячного випромінювання на дане огородження.

Надлишкову різницю температур від дії прямого сонячного випромінювання розраховують за допомогою відомої залежності:

, [5.6]

де - коефіцієнт проникності, що залежить від масивності огородження, що опромінюється;

- розрахункова напруга сонячного випромінювання для літнього періоду;

- коефіцієнт поглинання сонячного випромінювання поверхнею огородження стор. 30, табл. 8, [1];

- коефіцієнт тепловіддачі від нагрітої сонцем поверхні огородження в навколишній простір.

, [5.7]

де - швидкість вітру.

,

.

для покрівлі:

.

Таблиця 5.1.

Розрахунок теплоприпливів по камерам

№ камери
1 камера	Пд	0,37	78	32	0	32	3,5	1025
	Пн	0,37	78	32	0	32	-	924
	С	0,46	89	18	0	18	-	737
	З	0,37	89	32	0	32	-	1054
	Покриття	0,37	193	32	0	32	13,6	3256
	1-а зона	0,48	92,5	32	0	32	-	1421
	2-а зона	0,24	58,5	32	0	32	-	449
	3-а зона	0,12	26,5	32	0	32	-	102
	4-а зона	0,07	0,9	32	0	32	-	2
			8970
2 камера	Пд	0,37	78	32	0	32	3,5	1025
	Пн	0,37	78	32	0	32	-	924
	С	0,37	89	32	0	32	3,5	1169
	З	0,46	89	18	0	18	-	737
	Покриття	0,37	193	32	0	32	13,6	3256
	1-а зона	0,48	92,5	32	0	32	-	1421
	2-а зона	0,24	58,5	32	0	32	-	449
	3-а зона	0,12	26,5	32	0	32	-	102
	4-а зона	0,07	0,9	32	0	32	-	2
			9085

5.1.2 Розрахунок теплоприпливів від вантажів при їх холодильній обробці

При усіх видах холодильної обробки вантажів, теплоприпливи можна розрахувати по формулі:

, [5.8]

де - добове надходження вантажу на холодильну обробку;

- ентальпія вантажу, що надходить при початковій температурі ;

- ентальпія вантажу, при середній по його об'єму температурі ;

- тривалість циклу холодильної обробки, з урахуванням завантаження і вивантаження продукту

- тривалість робочого періоду, тобто фактичний час, протягом якого споживається холод.

Для пристроїв холодильної обробки безперервної дії .

, стор. 35 табл.10 [1]

, стор. 35 табл.10 [1]

,

Так як овочі постачаються на холодильну обробку в тарі, то розраховую додатковий теплоприплив при охолодженні тари від температури до

, [5.9]

- питомі теплоємності тари.

,

Теплоприпливи від вантажів при їх холодильній обробці

, [5.10]

,

5.1.3 Розрахунок теплоприпливів із зовнішнім повітрям при вентиляції охолоджуваних приміщень

при вентиляції камер визначають у такий спосіб:

, [5.11]

де - будівельний об'єм вентильованого приміщення;

- кратність повітрообміну в добу;

- щільність повітря при температурі і відносної вологості охолодженого приміщення;

- ентальпія зовнішнього повітря при розрахунковій температурі і відповідної відносної вологості;

- ентальпія зовнішнього повітря при розрахунковій температурі і відповідної відносної вологості;

- щодобовий інтервал часу, протягом якого роблять вентиляцію камери.

,

5.1.4 Розрахунок експлуатаційних теплоприпливів від різних джерел

До експлуатаційних відносять теплоприпливи різних по походженню джерел теплоти, що виникають при експлуатації охолоджуваних приміщень.

1) Теплоприплив від електричного освітлення

Цей теплоприплив залежить від призначення охолоджуваного об'єкта. При проектуванні холодильників користуються питомими нормами потужності світильників загального освітлення, що становлять для складських приміщень Вт на 1 м² будівельної площі, а для виробничих приміщень Вт на 1 м² . Для зменшення витрати електроенергії на освітлення великих холодильних камер їх поділяють на 2…3 зони, забезпечуючи світильники кожної з зон окремими вимикачами. У таких випадках у розрахунку використовують коефіцієнт одночасності роботи світильників .

, [5.12]

де - будівельна площа охолоджуваного приміщення.

. [Л.1 стр.3]

,

2) Теплоприплив від електричних двигунів

В охолоджуваних приміщеннях можуть перебувати повітроохолоджувачі, системи повітророзподілу, транспортери з електричним приводом, а в охолоджуваних апаратах можуть перебувати насоси, вентилятори, мішалки, конвеєри та інші машини і механізми, що приводяться в рух від електродвигунів. Сумарний теплоприплив від них позначають як .

, [5.13]

де - коефіцієнт одночасності роботи устаткування з електродвигунами;

- розрахункова потужність електродвигуна.

, [5.14]

де - сума розрахункових теплоприпливів для даної камери

- коефіцієнт, обумовлений як відношення потужності електродвигуна до холодовидатності повітроохолоджувача



		,Вт	,Вт		, Вт
1 камера	0,07	20152	1693	1	1693
2 камера	0,07	20267	1702	1	1702

3) Теплоприплив від працюючих людей

Цей теплоприплив залежить від числа людей (n), що працюють в охолоджуваному приміщенні, від інтенсивності їхньої роботи і від температури повітря у даному приміщенні

, [5.15]

де - тепловиділення однієї працюючої людини.

, [5.16]

,

4) Теплоприплив від відкривання дверей

При відкриванні дверей камер холодильників відбувається повітрообмін із суміжними приміщеннями, що мають більш високу температуру. Він супроводжується значними теплоприпливами в камери.

Втрати холоду через відкриті двері охолоджуваних приміщень залежать від кількості дверів, їхньої площі і висоти, а також від частоти тривалості їхнього відкриття і різниці температур повітря з обох боків двері.

, [5.17]

де - питома витрата холоду при відкриванні двері.

,

Таблиця 5.2.

Експлуатаційних теплоприпливів від різних джерел:

1	191	1693	810		4045
2	191	1702	810		4054

5.1.5 Розрахунок тепло припливів від подиху плодів та овочів

Інтенсивність тепловиділень при подиху різних плодів та овочів залежить від їхнього виду і температури, при чому залежність кількості виділюваної теплоти від температури має експонентний характер.

Теплоприпливи від подиху плодів і овочів визначають з урахуванням того, що в камеру завантажують плоди або овочі, що вимагають охолодження до температури збереження:

, [5.18]

де - максимальне одноразове надходження плодів і овочів в камеру;

- місткість камери;

- питомі тепловиділення плодів і овочів при температурі їхнього надходження у камеру;

- питомі тепловиділення плодів і овочів при температурі збереження.

, [5.19]

де і - питомі тепловиділення плодів і овочів;

- температура плодів і овочів;

- температурний коефіцієнт швидкості подиху.

Для камер зберігання буряка:

,

,

,

,

,

,

,

Для камер зберігання капусти:

,

,

,

,

,

,

,

Загальні тепло припливи

							Вт
1	0	8970	9914	1268	4045	2355	26552
2	0	9085	9914	1268	4054	3061	27382

5.2 Розрахунок теплового навантаження на холодильне устаткування.

, [5.20]

де

При децентралізованій системі хладопостачання розрахунок ведемо для камери з більшим тепловим навантаженням

кВт



6. РОЗРАХУНОК ХОЛОДИЛЬНИХ МАШИН, ТА ПІДБІР КОМПРЕСОРІВ

Холодильна машина яка обслуговує камери з температурою ,

кВт.

Холодильний агент R - 404а.

Температура кипіння

Температура конденсації

Рис.4.1. Цикл у діаграмі Lg P - h, та T - s.

Таблиця 6.1.

	1	2	3	4	5	6	7
,	4,48	19,05	4,48
	30	84	37	23	-9	-4	23
	398	433	258	235	368	391
.	0,054	0,013

Із теплового балансу РТО:

, [6.1]

, кДж/кг;

Питомі характеристики циклу:

питома масова холодовидатність:

, [6.2]

, кДж/кг

питома об'ємна холодовидатність:

, [6.3]

, кДж/м³

питома адіабатна робота стиску:

, [6.4]

, кДж/кг

Масова витрата агента

, [6.5]

, кг/с.

Дійсна об'ємна продуктивність компресора

, [6.6]

, м³/с.

Коефіцієнт подачі компресора

[6.7]

де - коефіцієнт подачі, враховуючий вплив «мертвого простору»;

- коефіцієнт, що враховує об'ємні втрати, викликані дроселюванням пари в клапанах, підігрівом пари від стінок циліндра в процесі усмоктування, перетіканням з порожнини стиску в порожнину усмоктування в результаті внутрішніх нещільностей.

, [6.8]

де - відносна величина «мертвого простору», що залежить від типу й розмірів компресора, конструкції клапанів і режиму роботи, ;

- показник політропи зворотного розширення з «мертвого простору».

,

, [6.9]

де - загальний перегрів робочої речовини на усмоктуванні;

;

.

, [6.10]

,

,

.

Теоретичний обсяг, описуваний поршнями компресора

, [6.11]

, м³/с.

Адіабатна потужність компресора

, [6.12]

, кВт

Індикаторна потужність компресора

, [6.13]

де - індикаторний коефіцієнт корисної дії.

, [6.14]

де - коефіцієнт подачі компресора

, кВт

Потужність тертя

, [6.15]

де - середній індикаторний тиск тертя.

, кВт

Ефективна потужність компресора

, [6.16]

, кВт

Теоретичний коефіцієнт перетворення:

, [6.17]

,

Коефіцієнт перетворення цикла Карно:

, [6.18]

,

Теоретична ступінь термодинамічної доскональності

, [6.19]

,

Дійсний коефіцієнт перетворення:

, [6.20]

,

Дійсна ступінь термодинамічної доскональності

, [6.21]

.

Теплове навантаження на конденсатор

[6.22]

кВт

Виходячи з результатів розрахунків підбираємо компресор фірми «bitzer»



7. ТЕПЛОВИЙ ТА КОНСТРУКТИВНИЙ РОЗРАХУНОК ПОВІТРООХОЛОДЖУВАЧА

Розрахунок виконувався при наступних допущеннях: середні параметри повітря в повітроохолоджувачі дорівнюють параметрам повітря в охолоджуваному приміщенні, температури кипіння холодильного агента й поверхні теплообмінної секції постійні.

Для камер теплове навантаження на повітряохолоджувач кВт, в камері буде встановлено 2 повітряохолоджувача, то теплове навантаження на один повітряохолоджувач кВт.

Для проектованого повітроохолоджувача приймаємо наступні вихідні дані:

кВт - холодовидатність апарата;

- температура в камері;

- температура кипіння;

Геометричні розміри й тип ребристої поверхні :

- вибираємо оребрения із квадратними пластинчастими ребрами (РП) :

мм - діаметр і товщина стінки труби;

мм - товщина в підстави ребра ;

мм - товщина у вершини ребра ;

мм - крок ребра;

;

швидкість повітря в "живому перетині" апарата: ,

Матеріал ребер - алюміній, ;

Матеріал труби - мідь;

Товщина інею:;

Коефіцієнт теплопровідності інею: .

Задаємося величиною подохлаждения повітря: ;

Глибина охолодження повітря в апарату: ,

Температура повітря на виході з апарату:

[7.1]

.

Середня температура повітря:

[7.2]

.

Температура хладоносія на вході в апарат:

[7.2]

.

Температурний напор

[7.3]

.

Задаємося величиною середньої температури поверхні інею:, з умови

, тоді .

.

Будуємо процес стану повітря в повітроохолоджувачі й за допомогою (h-d) діаграми для вологого повітря знаходимо параметри повітря:



Таблиця 7.1.

Дані циклу з (h-d) діаграми

92	0	-3	-8	3,8	3	2	2	9	4	-3

Процес зміни стану повітря в повітроохолоджувачі:

Розрахунок геометричних характеристик ребристого елемента вільного від інею:

Розрахунок геометричних характеристик ребристого теплопередаючего елемента:

де: - зовнішня поверхня ребра, м²

[7.4]

- зовнішня поверхня труби між двома суміжними ребрами, м²

[7.5]

.

- внутрішня поверхня труби ребристого елемента; м²

[7.6]

.

- повна зовнішня поверхня ребристого елемента, м²

[7.7]

Коефіцієнт і ступінь оребрения теплообмінної поверхні будуть рівні, відповідно:

, [7.8]

.

, [7.9]

,

Умовний ступінь оребрення теплообмінної поверхні:

, [7.10]

,

Геометричні характеристики поверхні інею осілого на ребристому елементі:

, [7.11]

.

Зовнішня поверхня інею на трубі між двома суміжними ребрами:

, [7.12]

.

Повна поверхня інею на ребрі:

[7.13]

.

Коефіцієнт оребрення:

, [7.14]

,

Мінімальний "живий" перетин одного ребристого елемента ,м²

; [7.15]

де - крок пучків труб при шаховому розташуванні: .

.

Температура кипіння робочого тіла ,

Визначаємо теплофізичні властивості вологого повітря при середній температурі повітря :

- коефіцієнт теплопровідності повітря: ;

- кінематична в'язкість повітря: ;

- Критерій Прандтля: ;

- щільність повітря: .

Коефіцієнт конвективної тепловіддачі від повітря до зовнішнього оребреной поверхні:

, [7.16]

де число Нуссельта розраховуємо по формулі для шахового пучка труб із пластинчастими ребрами:

, [7.17]

де - ширина однієї пластини (ребра ) по ходу руху повітря ; у цьому випадку ;

- еквівалентний діаметр, м

, [7.18]

.

, [7.19]

,

,

.

Коефіцієнт вологовипаду:

, [7.20]

і - відповідно, вологовміст насиченого повітря при і ().

- схована теплота фазового переходу, при , ,

- энтальпия інею; .

- теплоємність вологого повітря, приймаємо кДж/кг

.

.

, [7.21]

.

Наведений коефіцієнт тепловіддачі з урахуванням термічного опору шаруючи інею:

, [7.22]

де - товщина шару інею, ;

- теплопровідність інею, ...