Расчет и проектирование стационарных холодильных камер

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Южно-Уральский государственный университет"

Институт экономики, торговли и технологий ЮУРГУ

Курсовой проект

на тему "Расчет и проектирование стационарных холодильных камер"

по дисциплине "Холодильная техника и технология"

Автор проекта: Кокшарова О.Ю.

Челябинск 2015 г.

Содержание

Введение

1. Объемно-планировочное решение

2. Расчетные параметры воздушной среды

3. Расчет тепловой изоляции

4. Тепловой расчет камер

Введение

Целью курсового проекта является знакомство с основными принципами проектирования холодильных камер, а также с методикой инженерных расчетов, необходимых при подборе холодильных машин.

Основными задачами проекта являются:

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

- подбор холодильного оборудования путем проведения необходимых расчетов. холодильный камера инженерный

Графическая часть проекта представляет собой план и разрезы холодильных камер и машинного отделения, а также схемы холодильных машин.

1. Объемно-планировочное решение

Число, площади и размеры камер

Число и площадь камер при проектировании предприятий общественного питания определяют по СНиП П-Л.8-71 в зависимости от типа предприятия и количества мест. При проектировании предприятий, не предусмотренных СНиП, число и размеры камер определяют расчетом по ассортименту, количеству хранимых продуктов, а также предполагаемому сроку хранения и величине нормативной нагрузки на 1 м грузовой площади. При этом размеры камер устанавливают в соответствии с планировкой проектируемого предприятия и его строительными особенностями, но не менее:

- длина - 2,4 м;

- ширина - 2,1 м;

- высота - 2,4 м.

Не следует проектировать камеры высотой более 3 м, так как в камерах предприятий общественного питания из-за малого их размера не удается использовать грузоподъемные механизмы, а большая высота лишь увеличивает теплопритоки из окружающей среды.

Следует стремиться, чтобы число камер было не более 4, а максимальная площадь не более 32 мІ.

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

Е=, (1.1)

где - суточный расход продукта, кг/сутки;

ф- продолжительность хранения, сутки.

Грузовая площадь для размещения продукта , мІ находится по формуле:

, (1.2)

где - нормативная нагрузка, кг/мІ.

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

, (1.3)

Где в - коэффициент увеличения площади.

Камера №1: мясные и рыбные полуфабрикаты (28,3 мІ)

1) Мясные полуфабрикаты

Е=400•4=1600 кг; мІ; мІ

2) Рыбные полуфабрикаты

Е=150•4=600 кг; мІ; мІ

мІ

Камера №2: масло сливочное, маргарин, молоко, сметана (24,1 мІ)

1) Масло сливочное

Е=250•3=750 кг; мІ; мІ

2) Маргарин

Е=250•3=750 кг; мІ; мІ

3) Молоко

Е=300•0,5=150 кг; ; мІ; мІ

4) Сметана

Е=300•0,5=150 кг; ; мІ; мІ

мІ

Камера №3: фрукты, овощи, ягоды, зелень (30,25 мІ)

1) Фрукты

Е=250•1,5=375 кг; ; мІ; мІ

2) Овощи

Е=500•1,5=750 кг; ; мІ; мІ

3) Ягоды

Е=125•1=125 кг; ; мІ; мІ

4) Зелень

Е=125•1=125 кг; ; мІ; мІ

мІ

Камера №4: пиво, воды (7,74 мІ)

1) Пиво

Е=100•3=300 кг; ; мІ; мІ

2) Воды

Е=100•3=300 кг; ; мІ; мІ

мІ

Помещение	Площадь
Камера №1	28,3 мІ
Камера №2	24,1 мІ
Камера №3	30,25 мІ
Камера №4	7,74 мІ
Машинное отделение

Расположение камер и требования к размещению

Охлаждаемые камеры предприятий общественного питания в многоэтажных зданиях можно располагать в подвальных и полуподвальных помещениях, а также в наземных этажах. В отдельно стоящих зданиях их целесообразно размещать рядом с производственными помещениями. В любом случае расположение камер должно обеспечивать минимальную протяженность транспортирования продуктов при загрузке камеры и отпуске в производственные цехи.

Камеры необходимо объединить в блоки для уменьшения величины теплопритоков из окружающей среды.

Запрещается располагать холодильные камеры рядом с помещениями, имеющими тепло- и влаговыделения, а также под помещениями, в полах которых имеются устройства для отвода воды (санитарные узлы, душевые, моечные и т.п.).

Камеру пищевых отходов следует располагать на первом этаже вблизи моечного отделения.

Камера отходов должна иметь неохлаждаемый тамбур или шлюзовые двери. Устройство порогов и ступенек в тамбурах не разрешается. Наименьшая ширина тамбура - 1,6 м. При наличии в камерах створчатых дверей тамбур должен иметь ширину 2,2 м.

Допускается устраивать без тамбура отдельно стоящую камеру, кроме камеры пищевых отходов, если температура в ней +2 єС и выше.

При расположении камер под жилыми помещениями перекрытие камер отделяют от междуэтажного перекрытия здания вентилируемой воздушной прослойкой.

Требования к помещениям для холодильных агрегатов

Для размещения компрессорно-конденсаторных агрегатов желательно предусмотреть машинное отделение. При небольшой холодопроизводительности агрегаты можно располагать в подсобных помещениях, граничащих с холодильными камерами.

Поскольку на первой стадии проектирования количество и размеры агрегатов не известны, ориентировочно для их размещения предусматривают площадь, равную 20 % от площади камер хранения. Максимальная высота машинного отделения - 2,6 м.

Объем помещения, в котором размещают агрегаты с конденсаторами воздушного охлаждения, должен быть не менее 20 мі на 1 кВт холодопроизводительности. При меньшем объеме помещения необходимо устройство приточно-вытяжной вентиляции из расчета не менее 800 мі/ч на 1 кВт холодопроизводительности агрегата.

Проходы для обслуживания холодильных агрегатов должны быть не менее:

- главный проход и проход от электрощита до выступающих частей агрегатов, включая ограждения и фундаменты - 1,2 м;

- проход между выступающими частями агрегатов - 1м.

Для нормального доступа воздуха к воздушному конденсатору минимальное расстояние от фронта аппарата до стены должно быть не менее 0,2 м.

Располагать агрегаты выше испарителей не рекомендуется. При невозможности выполнить это условие проектом необходимо предусмотреть организацию возврата масла в компрессор.

При выборе места для установки холодильного агрегата следует учесть, что запрещено располагать их в тамбурах холодильных камер.

При выполнении объемно-планировочного решения необходимо:

1) Определить наименование камер и их площади.

2) Начертить эскиз плана блока холодильных камер.

3) Принять по своему усмотрению, какие стены полученной компоновки будут наружными. Толщина кирпичной кладки наружных стен - 510 мм. Можно предусмотреть расположение холодильных камер внутри производственного корпуса. В этом случае блок холодильных камер наружных стен иметь не будет.

4) Стены, отделяющие холодильные камеры от смежных неохлаждаемых помещений, будут являться внутренними.

При выполнении курсового проекта рекомендуется считать, что они выполнены из кирпича. Толщина кирпичной кладки - 380 мм.

5) Стены, отделяющие камеры друг от друга, являются перегородками. Толщину кирпичной кладки для них можно принять равной 250 мм.

6) На компоновку блока камер в осях нанести контуры наружных, внутренних стен и перегородок. При этом оси наружных стен должны делить толщину в соотношении 2:1, а оси внутренних стен и перегородок - 1:1.

7) Обозначить на компоновке места дверных проемов. Ширина проемов для холодильных камер и тамбура принимается равной 900 мм или 1200 мм, остальных проемов - 900 мм.

8) Решить вопрос об этажности здания, в котором находится блок холодильных камер. Если здание одноэтажное, то верхнее ограждение камер будет являться покрытием, если здание многоэтажное - перекрытием.

9) Сориентировать блок холодильных камер по сторонам света, указав на компоновке стрелкой направление "юг - север".

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. Характер и величину изменений параметров воздуха вне камер описать сложно. 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. Значения данного варианта приведены ниже.

Город	Глубина промерзания грунтов, см	Температура, єС	Относительная влажность воздуха, %
		среднегодовая	расчетная летняя	расчетная зимняя	расчетная летняя	расчетная зимняя
Днепропетровск	90	8,5	33	-24	43	83

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

Расчетную температуру воздуха в смежных с холодильными камерами неохлаждаемых помещениях , єС, принимают:

- в наземных этажах на 5 єС ниже расчетной температуры наружного воздуха;

- в подвальных помещениях на 10 єС ниже расчетной температуры наружного воздуха.

Расчетную температуру воздуха в тамбурах и коридорах холодильника принимают:

- в наземных этажах на 10 єС ниже расчетной температуры наружного воздуха;

- в подвальных помещениях на 15 єС ниже расчетной температуры наружного воздуха.

3. Расчет тепловой изоляции

Изоляционные конструкции холодильников и их особенности

Строительные конструкции, содержащие, кроме строительного материала, слои тепло-, паро- и гидроизоляции, называют изоляционными конструкциями.

Основным требованием при проектировании изоляционных конструкций холодильников является обеспечение непрерывности слоев тепло, паро- и гидроизоляции. При расположении этих слоев в конструкции необходимо придерживаться следующих правил:

- материал с высокими значениями коэффициента теплопроводности, плотные, малопроницаемые располагают с наружной (теплой) стороны ограждения;

- паро- и гидроизоляционный слой помещают с теплой стороны перед теплоизоляционным слоем и ни в коем случае не внутри последнего.

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.

Толщину слоев теплоизоляции, паро- и гидроизоляции обычно определяют расчетом.

При выполнении курсового проекта расчетным путем определяют только толщину слоя теплоизоляции. Толщину слоя паро- и гидроизоляции принимают конструктивно.

В качестве теплоизоляции используем пенополистирол. По ГОСТ 15588-86 допустимо применение пенополистирол в качестве изолирующего промежуточного слоя строительных конструкций. Коэффициент теплопроводности этого материала ниже, чем у любого другого теплоизолятора, в том числе минеральной ваты, и находится в диапазоне 0,028-0,034 Вт/м*К. Теплопроводность пенополистирола возрастает при повышении его плотности.

Полы, расположенные на грунте, теплоизолируют, если в охлаждаемых камерах поддерживают отрицательные температуры. При температуре в камере ниже минус 5єС дополнительно предусматривают обогрев полов, для исключения промерзания и пучения грунта.

Полы на сухих песчаных грунтах и полы камер с температурами не ниже минус 2єС 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 можно использовать керамзитовый гравий, доменный и котельный шлаки, минеральную пробку, пенополистирол. Подсыпку рекомендуется делать из керамзитового гравия или шлака.

Изоляцию перекрытий выполняют плиточными теплоизоляционными материалами. Располагают теплоизоляционный слой сверху или снизу несущей конструкции. Если перекрытие является потолком камеры, то изоляционный слой, как правило, крепят снизу.

Если на перекрытии располагают полы камер, то изоляцию укладывают сверху несущей конструкции.

Теплоизоляцию стен производят плиточными материалами. Поверхность стен, обращенную в холодильные камеры, желательно покрывать глазурованной плиткой.

Тепловой изоляцией для перегородок служат плиточные материалы, используемые для изоляции стен. Расчет каждого ограждения начинают с вычерчивания эскиза, дающего представление о количестве слоев строительных, паро-, гидро- и теплоизоляционных материалов (рис. 3.1).

Толщины слоев строительных, паро- и гидроизоляционных материалов при выполнении курсового проекта принимают равными указанным на рисунке 3.1.

а)



б)

в)

Рис.3.1 Устройство изоляции: а) наружных и внутренних стен; б) потолка; в) перегородок между камерами.

Перегородки из пенобетона и пеностекла подвергают затирке цементным раствором. Дополнительная теплоизоляция таких перегородок не производится.

Колонны камер холодильников, встроенных в жилые или производственные здания, изолируют плиточными материалами на всю высоту. Для защиты от механических повреждений нижнюю часть колонн помещают в деревянный чехол высотой примерно 1 м от пола.

Двери холодильных камер - специальные теплоизолированные. Коэффициент теплопередачи дверей не должен превышать 0,4 Вт (мІ•град). На холодильниках предприятий общественного питания используют одностворчатые прислонные двери модели ПС и двухстворчатые прислонные двери модели ПДГ. Двери должны 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/(м•град);

- нормативный коэффициент теплопередачи конструкции ограждения, Вт/(мІ•град);

- толщина отдельных слоев строительных и пароизоляционных материалов, м;

- коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов, Вт/(м•град);

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

- коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху камеры, Вт/(мІ•град).

После определения толщины слоя изоляции по формуле (3.1) полученный результат округляют 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

5X=, (3.2)

где 5X - действительный (расчетный) коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м•град);

- принятая толщина слоя изоляции, м.

Камера №1

1) Стена, отделяющая охлаждаемую камеру от смежных неохлаждаемых помещений

=0,04•=0,039 м

==0,520

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

2) Стена, отделяющая охлаждаемую камеру от смежных неохлаждаемых помещений

=0,04•=0,077 м

==0,350

Используем материал в виде плит толщиной 50 и 30 мм.

3) Стена, отделяющая охлаждаемую камеру от тамбура

=0,04•=0,039 м

==0,520

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

4) Стена, отделяющая 1 камеру от 2 камеры

=0,04•

=0,052 м

==0,568

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

- потолок

=0,04•=0,081 м

==0,289

Используем материал в виде плит толщиной 50 мм и 30 мм.

Камера №2

5) Стена, отделяющая камеру от смежных неохлаждаемых помещений

=0,04•=0,032 м

==0,580

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

6) Стена, отделяющая охлаждаемую камеру от тамбура

=0,04•=0,032 м

==0,580

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

7) Стена, отделяющая 2 камеру от 3 камеры

=0,04•

=0,034 м

==0,585

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

8) Наружное ограждение

=0,04•=0,043 м

==0,473

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

- потолок

=0,04•=0,057 м

==0,350

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

Камера №3

9) Стена, отделяющая охлаждаемую камеру от тамбура

=0,04•=0,032 м

==0,580

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

10) Наружное ограждение

=0,04•=0,043 м

==0,473

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

11) Наружное ограждение

=0,04•=0,043 м

==0,473

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

12) Стена, отделяющая 3 камеру от 4 камеры

=0,04•

=0,034 м

==0,585

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

- потолок

=0,04•=0,057 м

==0,350

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

Камера №4

13) Наружное ограждение

=0,04•=0,043 м

==0,473

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

14) Стена, отделяющая камеру от смежных неохлаждаемых помещений

=0,04•=0,056 м

==0,431

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

15) Стена, отделяющая охлаждаемую камеру от тамбура

=0,04•=0,032 м

==0,580

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

- потолок

=0,04•=0,057 м

==0,350

Используем материал в виде плиты толщиной 50 мм.

4. Тепловой расчет камер

Цель расчета

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 складывается из теплопритоков через ограждения камер , Вт, тепловыделений при охлаждении или замораживании продуктов , Вт, тепла, вносимого в камеру при ее вентиляции , Вт, и эксплуатационных теплопритоков , Вт. Таким образом,

(4.1)

Теплопритоки через ограждения

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

, (4.2)

где - расчетный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(мІ•град);

- расчетная поверхность ограждения, мІ;

- температура воздуха вне камеры, єС;

- температура воздуха в камере, єС.

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.

При расчете теплопритоков через неизолированный пол, последний разбивают на зоны шириной 2 м, начиная от внешней поверхности наружных стен. Разбивка на зоны производится для блока холодильных камер в целом.

Площадь пола первой зоны, примыкающей к углу наружных стен, измеряют по направлениям обеих наружных стен, составляющих угол.

При наличии камер, имеющих кровлю и стены, облучаемые солнцем, учитывают тепло солнечной радиации. Расчет производят по формуле

, (4.3)

где - тепло солнечно радиации, Вт;

- поверхность ограждений камеры, облучаемая солнцем, мІ;

- избыточная разность температур, обусловленная действием солнечной радиации, град.

При расчете учитывают поверхность кровли и поверхность стены максимально облучаемую солнцем.

Теплопритоки через наружные стены подвалов и полуподвалов находят так же, как и через полы, расположенные на грунте. Коэффициент теплопередачи принимают равным коэффициенту соответствующей зоны. Зоны располагают, начиная от уровня земли вниз.

Сведем расчет в таблице (табл.4.1)

Таблица 4.1

Теплопритоки через ограждения

Тип ограждения	Размеры ограждения, м	F, мІ	5X, Вт/(мІград)			?5-, ?
	a	b	h
Камера №1
Внутренняя стена 1		9,0	2,9	26,1	0,520
Внутренняя стена 2	3,1		2,9	8,99	0,350
Внутренняя стена 3		9,0	2,9	26,1	0,520
Перегородка 4	3,1		2,9	8,99	0,568
Пол	3,1	9,0		27,9
Потолок	3,1	9,0		27,9	0,289
Итого
Камера №2
Внутренняя стена 5		4,0	2,9	11,6	0,580
Внутренняя стена 6	2,5		2,9	7,54	0,580
Перегородка 4	3,1		2,9	8,99	0,568
Перегородка 7		4,0	2,9	11,6	0,585
Наружная стена 8	6,0		2,9	17,4	0,473
Пол	6,0	4,0		24,0
Потолок	6,0	4,0		24,0	0,350
Итого
Камера №3
Перегородка 7		4,0	2,9	11,6	0,585
Наружная стена 10	3,0		2,9	8,7	0,473
Наружная стена 11		10,0	2,9	29,0	0,473
Перегородка 12	3,0		2,9	8,7	0,585
Внутренняя стена 9		5,6	2,9	16,24	0,580
Пол	3,0	10,0		30,0
Потолок	3,0	10,0		30,0	0,350
Итого
Камера №4
Перегородка 12	3,0		2,9	8,7	0,585
Наружная стена 13		3,0	2,9	8,7	0,473
Внутренняя стена 14	3,0		2,9	8,7	0,431
Внутренняя стена 15		3,0	2,9	8,7	0,580
Пол	3,0	3,0		9,0
Потолок	3,0	3,0		9,0	0,350
Итого

Теплопритоки от продуктов

Теплопритоки от продуктов при охлаждении находят по формуле

, (4.4)

где - суточное поступление продукта, кг/сут;

- теплоемкость продукта при 0єС, Дж/(кг•град);

- суточное поступление тары, кг/сут;

- теплоемкость тары, Дж/(кг•град);

- температура поступления продукта в камеру, ?;

- температура отпуска продукта из камеры, ?.

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

, (4.5)

где Е - вместимость камеры, кг;

ш - коэффициент возобновления запасов, 1/сут.

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/(кг•град);

- деревянная - 2500 Дж/(кг•град);

- картонная, полимерная - 1460 Дж/(кг•град);

- стеклянная - 835 Дж/(кг•град).

Температуру поступления охлажденных продуктов принимаю для северной и средней климатических зон, равной 6-8 ? если они доставляются изотермическим транспортом из распределительных холодильников или холодильников баз. Температуру поступающих неохлажденных продуктов принимают на 5-7 ? ниже расчетной температуры наружного воздуха.

Температуру отпуска продуктов из камеры в цех предприятия принимают на 1-2 ? выше расчетной температуры в камере. Если продукт подвергался в ней охлаждению.

Тепловыделения при охлаждении и осушении вентиляционного воздуха

Этот вид тепловой нагрузки на холодильную машину учитывают только для камер, в которых действующими СНиП предусмотрена вентиляция камер. Расчет ведут по формуле

, (4.6)

где - строительный объем вентилируемой камеры, мі;

- плотность воздуха при температуре камеры, кг/мі;

- кратность смены воздуха в камере, 1/с;

- энтальпия наружного воздуха, Дж/кг;

- энтальпия воздуха в камере, Дж/кг.

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 составляющих не производят, а суммарно принимают их в следующих размерах:

- для камер площадью до 10 мІ - 0,4•;

- для камер площадью более 20 мІ - 0,2•.

Сводная таблица теплопритоков в холодильник

Для удобства подбора оборудования результаты теплового расчета сведем в таблицу (табл. 4.2).

Таблица Теплопритоки в холодильник

Камеры	Площадь камеры, мІ	Параметры воздуха	, Вт
		Температура, ?	Относительная влажность, %
Камера №1
Камера №2
Камера №3
Камера №4

Размещено на Allbest.ru

...