Холодильная техника и технология

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет «Экономика, торговля и технология»

Кафедра «Технология продуктов общественного питания»

Расчет и проектирование стационарных холодильных камер

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Холодильная техника и технология»

Проверила

Прохасько Л.С.

Автор работы

студент группы ЭТТ-450

Инаткович М.С.



Введение

В процессе работы предприятий общественного питания практически всегда возникает необходимость в хранении продуктов.

При этом часть продуктов требует для своего сохранения поддержания температур ниже температуры наружной окружающей среды и определённой относительной влажности, а в некоторых случаях - циркуляции воздуха и определённого воздуха обмена или даже определённого состава газовой среды (например, при хранении фруктов в среде с повышенным содержанием двуокиси углерода или другого газа).

Теплота и влага наружного воздуха стремятся проникнуть в холодильник, что требует создания специальных конструкций ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещений.

К холодильникам предъявляются высокие санитарные требования, что требует создания внутри холодильника специальных покрытий.

Для хранения необходимого объёма продуктов и необходимости их быстрой и правильной укладки на хранение, камеры должны быть удобными и соответствовать необходимым размерам.

Для эффективной и экономически выгодной работы холодильных камер требуется правильный расчет и выбор холодильных установок.

Из выше сказанного следует, что на предприятиях общественного питания необходимо иметь квалифицированный специально обученный персонал для обслуживания холодильных камер.

теплоприток холодильный грузовой



1. Объемно-планировочное решение

1.1 Число, площади и размеры камер

Число и площадь камер при проектировании предприятий общественного питания определяют расчетом по ассортименту, количеству хранимых продуктов, а также предполагаемому сроку хранения и величине нормативной нагрузки на 1 м грузовой площади.

Вместимость камеры для хранения каждого продукта Е, кг, определяют по формуле

, (1.1)

где Мс суточный расход продукта, кг/сутки;

продолжительность хранения, сутки.

Грузовая площадь для размещения продукта Fгp, м2, равна

, (1.2)

где gF нормативная нагрузка, кг/м2.

Строительная площадь, потребная для хранения продукта Fc, м2, включает в себя, кроме грузовой, площадь проходов и отступов от стен и равна

Fc=Fгр , (1.3)



где коэффициент увеличения площади.

По предложенному варианту задания предполагается хранение на предприятии суточного запаса продуктов, приведенных в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Суточный запас продуктов

Продукты	Суточный запас продуктов, кг
Мясо охл	400
Рыба охл	100
Вино-водочные изд., пиво	300
Жиры и гастрономия	350
Овощи, фрукты, ягоды	1200
Безалкогольные напитки	800

В соответствие с рациональностью использования площадей предприятия питания, а также руководствуясь правилами и рекомендациями по условиям и срокам хранения на основании данных таблицы 1.2. выбран охлаждающий блок, состоящий из 4-х камер хранения продуктов и машинного отделения (см.приложение А). В блоке предусмотрена камера для хранения охлажденного мяса и рыбы, камера для охлаждения вино-водочных изделий, камера для охлаждения жировой и гастрономической продукции, а также камера для хранения овощей, фруктов, ягод и безалкогольных напитков.

Так как строительная площадь одной камеры не может быть больше 32 м2, следует хранить в холодильной камере безалкогольных напитков 200 кг, овощей, фруктов и ягод - 900 кг.

Таблица 1.2 Условия хранения продуктов

Продукты	Температура воздуха, 0С	Относительная влажность воздуха, %	Срок хранения, сутки	Нормативная нагрузка gF, кг/м2
Охлажденные
Мясо	0	80	3	110...120
Рыба	-1	95	3	180...200
Масло сливочное	+2	85	3	160 ..200
Масло топленое	+2	85	10	180. 200
Маргарин	+2	85	5	160.. 220
Фрукты, ягоды, зелень, овощи	+6	90	2	80..100
Пиво - воды	+6	-	2	170...220
Вино-водочные изделия	+6	-	10	170...220

По формулам (1.1.) и (1.2.) определяем вместимость камеры и грузовую площадь для размещения продукта:

для хранения мяса и рыбы

E=400*4+150*4=2200 кг

м2;

для хранения жиров, гастрономии

м2;

для хранения овощей, фруктов, ягод и безалкогольных напитков

м2;

для хранения вино-водочных изделий

м2.

Таким образом, общая грузовая площадь камер в блоке равна:

Камера для хранения овощей, фруктов, ягод и безалкогольных напитков (в дальнейшем - камера №1): м2;

Камера хранения жиров, гастрономии (в дальнейшем - камера №2): м2

Камера хранения мяса и рыбы (в дальнейшем - камера №3):

м2;

Камера хранения вино-водочных изделий (в дальнейшем камера -№4): м2.

Общая грузовая площадь всех камер У F гр = 62,35 м І.

С помощью значений, приведенных в таблице 1.3. по формуле (1.3) определим строительную площадь, потребную для хранения продуктов.

Таблица 1.3 Коэффициент увеличения грузовой плошали камер холодильника

Площадь камеры, м2	Коэф. увеличения грузовой площади
До 10	2.2
До 20	1,8
Свыше 20	1.6

для камеры №1: м2;

для камеры №2: м2;

для камеры №3: м2;

для камеры №4: м2 .

Общая строительная площадь всех камер УFс =110 м2 .

Толщина кирпичной кладки наружных стен 510 мм. Стены, отделяющие холодильные камеры от смежных неохлаждаемых помещений, внутренние, выполнены из кирпича. Толщина кирпичной кладки 380 мм. Стены, отделяющие камеры друг от друга, перегородки, имеют толщину кирпичной кладки 250 мм. Ширина проемов для холодильных камер и тамбура - 900 мм и 1200 мм соответственно, остальных проемов 900 мм.

В предложенном задании блок холодильных камер находится на цокольном этаже. Так как здание имеет несколько этажей, то верхнее ограждение камер будет перекрытием.

1.2 Расчетные параметры воздушной среды

Величина принятых при проектировании параметров воздушной среды, а также скорости воздуха вне и внутри холодильных камер влияют на капитальные и эксплуатационные затраты. Названные величины внутри камер изменяются в течение года крайне незначительно. Поэтому их можно считать постоянными.

По этой причине, при проектировании для обеспечения нормального температурного режима в камерах в теплый период года принимают наиболее вероятные максимальные значения температуры, относительной влажности и скорости воздуха, которые приведены в СНиП П-А б-72 [3]. Значения расчетных параметров наружного воздуха приведены в таблице 2.

Таблица 2 Расчетные параметры наружного воздуха

Город	Глубина промерзания грунтов, см	Температура, °С	Относительная влажность воздуха,%
		средне годовая	расчетная летняя	расчетная зимняя	расчетная летняя	расчетная зимняя
Барнаул	210	1,1	31	-39	44	67

Расчетная температура грунта, может быть принята на 10-15 оС ниже расчетной температуры наружного воздуха:

t = 31 - 10 = 21 оС.

Расчетная температура воздуха в смежных с холодильными камерами неохлаждаемых помещениях tсм, оС:

в подвальных помещениях: tсм = 31 - 10 = 21 оС.

Расчетная температура воздуха в тамбуре холодильника tтамбур, оС:

tтамбур = 31 - 15 = 16 оС.

Температуру tкам, оС, и относительную влажность воздуха ?кам, %, в холодильных камерах принимаем согласно рекомендаций в таблице 1.2.

1.3 Расчет тепловой изоляции

Основным требованием при проектировании изоляционных конструкций холодильников является обеспечение непрерывности слоев тепло, паро- и гидроизоляций. Для защиты от грызунов по периметру камеры на высоту не менее 0,7 м и по полу на ширину 0,5 м заделывают металлическую сетку. Полы на сухих песчаных грунтах и полы камер с температурами не ниже минус 2°С не изолируют, а делают только подсыпку по периметру камеры и заглубляют изоляцию стен ниже уровня пола на 150 мм. Ширина и глубина подсыпки -- 0,5 м. Для изоляции полов используем керамзитовый гравий, доменный и котельный шлаки, минеральную пробку, пенополистерол. Теплоизоляцию стен производим плиточными материалами. Поверхность стен, обращенную в холодильные камеры, желательно покрывать глазурованной плиткой. Тепловой изоляцией для перегородок служит пенопласт ПХВ, используемый для изоляции стен. Двери холодильных камер -- специальные теплоизолированные. Коэффициент теплопередачи дверей не превышает 0,4 Вт (м град).На холодильниках предприятий общественного питания используют одностворчатые присланные двери модели ПС. Двери открываться в сторону выхода из камеры. Расчет толщины слоя теплоизоляции

Толщину слоя теплоизоляции , м, определяют по формуле:



(3.1)

где - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(мград);

- нормативный коэффициент теплопередачи конструкции ограждения, Вт/(мград);

- толщина отдельных слоев строительных и пароизоляционных материалов, м;

- коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов, Вт/(мград);

- коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке с теплой стороны, Вт/(мград);

- коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху камеры, Вт/(мград).

После определения толщины слоя изоляции по формуле (3.1) полученный результат округляем до значения стандартной толщины принятого теплоизоляционного материала .

Теплоизоляционные материалы выпускаются в виде плит стандартной толщины 25, 30, 50, 100 мм.

Для принятой окончательно толщины слоя теплоизоляции производят уточнение величины коэффициента теплопередачи, который будет использован в дальнейших расчетах и является действительным.



(3.2)

где - действительный (расчетный) коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(мград);

- принятая толщина слоя изоляции, м.

Толщины слоев строительных, паро- и гидроизоляционных материалов принимают равными указанным на рисунках 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4.

Для теплоизоляции стен камер выберем теплоизоляционный материал пенопласт ПХВ.

=0,035 Вт/(м*град);

=0,45 Вт/(м*град);

=8,7 Вт/(м*град);

=8,12 Вт/(м*град).

Полученный результат округлим до 0,05 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 50 мм.

Расчёт толщины перегородок между камерой с овощами и камерой с мясом и рыбой

Плитка облицовочная 5
Штукатурка по металлической сетке 20
Теплоизоляция (пенопласт ПХВ)
Штукатурка 20
Кирпичная кладка 250
Штукатурка 20
Теплоизоляция (пенопласт ПХВ)
Штукатурка по металлической сетке 20
Плитка облицовочная 5

Рисунок 3.2 Устройство изоляции перегородок между камерами

Полученный результат округлим до 0,05 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 50 мм.

Расчет толщины перегородки между камерой вино-водочных изделий и камерой жировой продукции и гастрономии

Полученный результат округлим до 0,05 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 50 мм.

Расчет толщины перегородки между камерой с мясом и рыбой и камерой жировой продукции и гастрономии

Согласно рисунка 3.2:

Полученный результат округлим до 0,03 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 30 мм.

Расчет толщины перегородки между камерой с мясом и рыбой и тамбуром

Толщина кирпичной кладки 380 мм, остальное по рисунку 3.1.

Полученный результат округлим до 0,03 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 30 мм.

Расчет толщины перегородки между камерой вино-водочных изделий и машинным отделением. Расчет аналогичен предыдущему расчету. Толщина теплоизоляционного слоя равна 30 мм (рисунок 3.1).

Расчет толщины потолка

Бетонная стяжка 30
Плита железобетонная 120
Битум 5
Теплоизоляция (пенопласт ПХВ)
Штукатурка по металлической сетке 20

Рисунок 3.3 Устройство теплоизоляции потолка

Полученный результат округлим до 0,1 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 100 мм.

Расчёт толщины пола в камерах

Плитка метлахская 10
Стяжка армобетонная 50
Стяжка керамзитобетонная 50
Керамзитовый гравий 300
Гидроизоляция 5
Подготовка бетонная 100
Грунт со щебнем утрамбованный 80

Рисунок 3.4 Устройство теплоизоляции пола и теплоизоляционной отсыпки вдоль стен в камерах



1.4 Тепловой расчет камер

Целью теплового расчета является определение суммы теплопритоков в камеры холодильника. Результаты этого расчета служат исходными данными для подбора холодильной машины. Настоящий расчет носит условный характер, так как теплопритоки зависят от многих факторов (время года, загрузка камеры продуктами, правила эксплуатации и т.д.) и не могут быть рассчитаны абсолютно точно. Поэтому их определяют для максимально тяжелых условий работы холодильника (летний период, полная загрузка камер). Тепловая нагрузка на холодильную машину УQ, Вт, складывается из теплопритоков через ограждения камер Q1 Вт, тепловыделений при охлаждении или замораживании продуктов Q2, Вт, тепла, вносимого в камеру при ее вентиляции Q3, Вт, и эксплуатационных теплопритоков Q4 , Вт. Таким образом,

(3.3.)

Теплопритоки через ограждения

Теплопритоки через ограждения возникают в результате разности температур воздуха по обе стороны стен Q1', Вт, а также, из-за солнечной радиации Q1", Вт. Первую часть этих теплопритоков определяют по формуле:



(3.4.)

где k - расчетный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(мград);

F - расчетная поверхность ограждения, м2 ;

tн - температура воздуха вне камеры, °С;

tкам - температура воздуха в камере, °С.

Поверхность ограждения принимают равной произведению линейных размеров, которые определяют по следующим правилам:

длина стены при ее расположении в углу здания равна расстоянию от наружной угловой поверхности до оси соседней стены;

длина стены при ее расположении среди других помещений равна межосевому расстоянию между стенами;

высота стены равна расстоянию от чистого пола камеры до чистого пола верхнего этажа или верха покрытия.

Расчёт теплопритоков через ограждения выполнен в виде таблицы 3.

Таблица 3 Теплопритоки через ограждения

Тип ограждения	Размеры ограждения, м	F, м2	k, Вт/(м2*град)	,
	a	b	h
Камера №1 (для хранения овощей, фруктов, ягод и безалкогольных напитков)
Наружная стена север	5,3		2,8	14,84	0,45	26	6	20	133,56
Внутренняя стена запад	6		2,8	16,8	0,58	21	6	15	146,16
Перегородка восток	4		2,8	11,2	0,5	-1	6	7	40,18
Внутренняя стена восток	2		2,8	5,6	0,58	16	6	10	30,85
Внутренняя стена юг	5,3		2,8	14,84	0,58	21	6	15	129,1
Пол	5,3	6		32	0,35	21	6	15	168
Потолок	5,3	6		32	0,35	21	6	15	168
Итого									815,86
Камера №2 (для хранения жиров, гастрономии)
Наружная стена север	2,7		2,8	7,56	0,45	26	2	24	81,64
Перегородка запад	4		2,8	11,2	0,55	-1	2	3	18,48
Перегородка восток	4		2,8	11,2	0,52	6	2	4	23,29
Внутренняя стена юг	2,7		2,8	7,56	0,58	16	2	14	61,387
Пол	4	2,7		11,5	0,35	21	2	19	76,47
Потолок	4	2,7		11,5	0,35	21	2	19	76,47
Итого									337,76
Камера № 3 (для хранения мяса и рыбы)
Наружная стена север	5,5		2,8	15,4	0,45	26	-1	27	187,11
Перегородка запад	4		2,8	11,2	0,5	6	-1	7	39,2
Перегородка восток	4		2,8	11,2	0,55	2	-1	3	18,48
Внутренняя стена юг	5,5		2,8	15,4	0,58	16	-1	17	151,84
Пол	5,5	4		20,5	0,35	21	-1	22	157,85
Потолок	5,5	4		20,5	0,35	21	-1	22	157,85
Итого									712,33
Камера № 4 (для хранения вино-водочных изделий)
Наружная стена север	4,5		2,8	12,6	0,45	26	6	20	113,4
Перегородка запад	4		2,8	11,2	0,52	2	6	4	23,29
Наружная стена запад	2		2,8	5,6	0,58	16	6	10	32,48
Внутренняя стена восток	6		2,8	16,8	0,58	21	6	15	146,16
Внутренняя стена юг	4,5		2,8	12,6	0,58	21	6	15	109,62
Пол	4,5	6		24,5	0,35	21	6	15	128,62
Потолок	4,5	6		24,5	0,35	21	6	15	128,62
Итого									682,21

Теплопритоки от продуктов

Теплопритоки от продуктов при охлаждении находят по формуле:

(3.5)

где - суточное поступление продукта, кг/сут;

- теплоемкость продукта при 0°С, Дж/(кгград);

- суточное поступление тары, кг/сут;

- теплоемкость тары, Дж/(кгград);

- температура поступления продукта в камеру, °С;

- температура отпуска продукта из камеры, °С.

Суточное поступление продуктов принимают в зависимости от сроков их хранения по формуле:

(3.6)

где - вместимость камеры, кг;

- коэффициент возобновления запасов, 1/сут.

Значения принимают по таблице 5.4 в [2].

Суточное поступление тары принимают равным части суточного поступления продуктов. Оно составляет для:

металлической и деревянной тары -- 20%;

картонной, полимерной --10%;

стеклянной --100%.

Удельную теплоемкость тары при расчете принимают в среднем:

металлическая-- 460 Дж/(кгград);

деревянная--2500 Дж/(кгград);

картонная, полимерная -- 1460 Дж/(кгград);

стеклянная-- 835 Дж/(кгград).

Температуру поступления охлажденных продуктов принимаем для средней климатической зоны, равной 6...8° С. Температуру поступающих неохлажденных продуктов принимают на 5...7° С ниже расчетной температуры наружного воздуха.

Температуру мороженых продуктов, поступающих в предприятие, принимают не ниже минус 10° С.

Температуру отпуска продуктов из камеры в цех предприятия принимаем на 1...2° С выше расчетной температуры в камере, если продукт подвергался в ней охлаждению или замораживанию, и на 1 ...2°С ниже расчетной температуры камеры, если продукт размораживали или отепляли.

Расчёт теплопритоков от продуктов выполнен в виде таблицы 4.

Таблица 4 Теплопритоки от продуктов питания

№	Продукты	Е			Спр	GT	Ст	tпр	tкам	t	Q2
1	Мясо и рыба	1500	0,6	900	2900	150	1460	6	1	5	163,72
2	Овощи, фрукты и безалкогольные напитки	2200	1	2200	4000	110	1700	24	8	16	1664,26
3	Жиры	1150	0,4	460	2600	115	1460	6	4	2	31,57
4	Вино-водочные изделия	3000	0,4	1200	4100	3000	835	24	8	16	1375,00



2. Эксплуатационные теплопритоки

Эксплуатационные теплопритоки складываются из теплопритоков при открывании дверей, от освещения и работающих в камере механизмов (погрузчиков, транспортеров, вентиляторов), а также работающих в камере людей. При проектировании холодильников предприятий общественного питания определение отдельных составляющих не производят, а суммарно принимают их в следующих размерах:

для камер площадью до 10 м2 - 0,4 Q1;

для камер площадью до 10...20 м2 - 0,3 Q1;

для камер площадью более 20 м2 - 0,2 Q1.

Таблица 5 Сводная таблица теплопритоков в холодильник

Наим. камеры	Площадь камеры М кв.	Параметры воздуха	Q1, Вт	Q2, Вт	Q3, Вт	Q4, Вт	Q, Вт
		t,°с	Отн. влажность, %
Мясо и рыба	20,5	- 1	85	712,33	163,72	-	142,47	1018,52
Овощи, фрукты и безалкогольные напитки	32	6	90	815,86	1664,26	-	163,17	2643,29
Жиры	11,5	2	85	337,76	31,57	-	67,55	436,88
Вино-водочные изделия	24,5	6	-	682,21	1375,00	-	136,44	2193,65

Итого: 6292,34 Вт.

Расчет и выбор холодильного оборудования

Выбор холодильных машин

Минимальная холодопроизводительность машины для группы камер Qnin Вт, равна:



, (3.1)

где -- сумма теплопритоков в камеры, входящие в группу, Вт;

-- максимальное значение коэффициента рабочего времени;

-- коэффициент потерь холода.

Сумму теплопритоков в камеры определяем по формуле:

, (3.2)

где -- суммарные теплопритоки в каждую камеру, включенную в группу, Вт.

Максимальное значение коэффициента рабочего времени принимают равным 0,75, а коэффициент потерь холода 0,90 ... 0,95.

По значению , по (таблице 6.1 в методическом пособии) выбираем холодильную машину, учитывая количество камер, включенных в группу.

Рассчитаем холодильную машину для камер.

Вт

Для обеспечения правильной и эффективной работы камер по полученным результатам выбираю холодильную машину, учитывая количество камер, включенных в группу (таблица 6.1).



Таблица 6 Характеристики холодильной машины

Тип холодильной машины	МВВ 9-1-2
Марка агрегата	АВ 9-1-2
Номинальная холодопроизводительность	10,5
Габариты, мм	1085 х 800 х 775
Марка компрессора	4ФУБС9
Охлаждение конденсатора	Воздушное
Тип испарителей/ количество	ВО-20/4
Площадь поверхности охлаждения, м2	24,32
Тип и количество ТРВ	ТРВ-2М , 4 шт.
Датчик реле температуры	ТР-1-02Х
Диаметр трубопровода: Жидкостный Паровой Оттаивательный	12 х 1,0 18 х 1,5 10 х 1,0



Заключение

Целью данного курсового проекта являлось знакомство с основными принципами проектирования холодильных камер, а так же с методикой инженерных расчетов, необходимых при подборе холодильных машин. При выполнении курсового проекта были выполнены основные задачи проекта, которыми являлись:

разработка строительного чертежа блока стационарных холодильных камер и машинного отделения с размещением необходимого оборудования и коммуникаций;

подбор холодильного оборудования путем проведения необходимых расчетов.

Таким образом, при выполнении этих задач были закреплены практические навыки решения инженерных вопросов в области холодильного проектирования, использования научных положений, законов теплового баланса, а также методик расчетов, связанных с проектированием.



Библиографический список

1. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки: Справ. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989.

2. Кисимов Б.М., Сторожева Е.Д. Расчет и проектирование стационарных холодильных камер: Учебное пособие. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006.

3. Мещеряков Ф.Е. Основы холодильной техники и холодильной технологии. - М.: пищевая промышленность, 1975.

Размещено на Allbest.ru

...