Описание и принцип работы устройства для хранения продуктов при низких температурах

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Содержание

Введение

1. Анализ современных объектов аналогичного назначения

1.1 Современные конструкции

1.2 Патентный обзор

1.3 Обоснование решения, принятого по модернизации

2. Описание устройства и принцип работы устройства для хранения продуктов при низких температурах

2.1 Назначение и область применения

2.2 Описание конструкции и принципа работы

3. Расчетная часть

3.1 Расчет теплоизоляции пола камеры замораживания

3.2 Расчет конденсации влаги на стеновых панелях

3.3 Определение толщины теплоизоляции всасывающего трубопровода холодильной установки

3.4 Определение площади теплопередающей поверхности охлаждающих батарей

3.5 Расчет необходимого количества воздухоохладителей коридора

3.6 Расчет массового расхода приточного воздуха в камере замораживания

3.7 Расчет воздушной завесы для двери холодильной камеры

4. Сведения о монтаже, эксплуатации и ремонте

Заключение

Список используемых источников

Приложение



Введение

Применение холода для сохранения пищевых продуктов известно давно. Для этого использовали сначала лед и снег, а затем смеси льда с солью, что позволило получить температуры ниже 0°С.

В XIX в. появились промышленные холодильные машины. Первая холодильная машина была изобретена в 1834 г. англичанином Перкинсоном. В качестве холодильного агента был применен этиленовый эфир. Позднее в 1871 г. француз Тенье создал машину, работающую на метиловом эфире, а в 1872 г. англичанин Бойль изобрел холодильную машину, в которой использовался аммиак.

В нашей стране холодильные машины в промышленном масштабе впервые были применены в 1888 г. на рыбных промыслах в Астрахани. В 1889 г. были сооружены две холодильные установки на пивоваренных заводах. Первый производственный холодильник емкостью 250 т был построен в 1895 г. в Белгороде. Перевозки продуктов в железнодорожных вагонах с ледяным охлаждением начались в 1860 г. Однако в дореволюционной России холодильная техника была развита слабо.

В 1917 г. в стране насчитывалось всего 58 холодильников общей емкостью 57 тыс. т и холодопроизводительностью около 24 тыс. кВт. Холодильный транспорт состоял из 6500 двухосных железнодорожных вагонов с ледяным охлаждением и одного рефрижераторного судна грузоподъемностью 185 т.

Применение искусственного холода в широких масштабах в нашей стране началось после Великой Октябрьской социалистической революции. За годы Советской власти построены крупные холодильники в мясной, рыбной, молочной и других отраслях пищевой промышленности, а также на транспорте. Уже в 1941 г. емкость холодильников в нашей стране составляла 370 000 т.

Наряду с ростом холодильной емкости постоянно развиваются холодильное машиностроение и приборостроение. Холодильные машины выпускают преимущественно в виде автоматизированных агрегатов. Большое внимание уделяют конструированию и изготовлению малых автоматизированных холодильных машин.

Малые холодильные машины получили широкое распространение в торговле и общественном питании (холодильные шкафы, камеры, прилавки, витрины, охлаждаемые торговые автоматы), в быту (холодильники, кондиционеры), на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине и других отраслях народного хозяйства.

В торговле и общественном питании страны общее количество малых холодильных установок превышает 2 млн. единиц. В быту используются десятки миллионов холодильников.

Широкое развитие получил холодильный транспорт.

Железнодорожный холодильный транспорт заметно пополнился составами, секциями и отдельными автономными вагонами с машинным охлаждением. Увеличилось количество судов-холодильников, оснащенных современным холодильным оборудованием. Создан заново автомобильный холодильный транспорт.

Для сохранения и переработки всевозрастающего количества пищевых продуктов необходимо увеличивать объемы и повышать темпы строительства холодильников и холодильного оборудования, а также технически совершенствовать существующие холодильные предприятия Увеличатся холодильные емкости и в системе торговли, в сельском хозяйстве. Их предстоит оснастить новейшим холодильным оборудованием с большей степенью заводской готовности, автоматизации и механизации производственных процессов.



1. Анализ современных объектов аналогичного назначения

1.1 Современные конструкции

Холодильный агрегат компрессионного бытового холодильника (рис. 1) состоит из герметичного компрессора 1, испарителя 5, теплообменника 6, конденсатора 4, фильтра-осушителя 3 и системы трубопроводов, включающей нагнетательную 2, капиллярную 7 и всасывающую 8 трубки. Герметичный компрессор 1 со встроенным электродвигателем обычно устанавливается внизу под шкафом, конденсатор 4 - на задней стенке, а испаритель 5 образует небольшое морозильное отделение в верхней части камеры.

Рис. 1. Принципиальная схема холодильного агрегата

Охлаждение в холодильной камере осуществляется вследствие изменения агрегатного состояния хладагента в системе герметичного холодильного агрегата. Пары хладагента отсасываются из испарителя 5 компрессором 1 и проходят внутри кожуха, охлаждая обмотку электродвигателя. Сжатые в компрессоре пары хладагента по нагнетательной трубке 2 поступают в охлаждаемый окружающим воздухом конденсатор 4. Давление паров хладагента в конденсаторе зависит от вида хладагента. В конденсаторе пары хладагента переходят в жидкое состояние, отдавая теплоту окружающей среде. Жидкий хладагент из конденсатора 4 поступает через фильтр 3 в капиллярную трубку 7 (где происходит его дросселирование) и затем в испаритель 5. Капиллярная трубка 7 создает необходимый для работы перепад давления между конденсатором и испарителем. Давление хладагента в испарителе 5 понижается. Жидкий хладагент при низком давлении кипит, отнимая теплоту от стенок испарителя и воздуха холодильной камеры. Из испарителя пары хладагента по всасывающей трубке 8 вновь поступают в кожух компрессора 1, и цикл повторяется. Холодильные пары хладагента, проходя по всасывающей трубке, охлаждают жидкий хладагент, который поступает по капиллярной трубке из конденсатора в испаритель. Теплообменником 6 служит участок всасывающей и капиллярной трубок, спаянных между собой. Заданная температура в холодильной камере поддерживается автоматически терморегулятором, чувствительный элемент которого крепится к испарителю. Для пуска электродвигателя и защиты его от токовых перегрузок используют пускозащитное реле.

Рис. 2. Принципиальная схема холодильника "ЗИЛ-64"



Холодильник "ЗИЛ-64" (рис. 2) имеет автоматическое оттаивание холодильной камеры 9 и отвод талой воды за ее пределы из канала 6 через водяной затвор 5, а также через сливной шланг 10 в сосуд 11. Холодильный агрегат содержит самооттаивающий испаритель 2 с воронкой 1 и ограждением 8, а также испаритель 4 низкотемпературного отделения с рамкой короба 7. Компрессор такого холодильника герметичный и содержит кривошипно-шатунный механизм. Холодильный агрегат заполнен маслом ХФ 12-16 в количестве 340±5 г и хладагентом R12 в количестве 115±5 г. Внутренняя камера холодильника стальная, эмалированная, что создает необходимые гигиенические условия для хранения. Температурный режим холодильника задают соответствующей установкой ручки терморегулятора 3. Низкотемпературное отделение имеет объем до 30 дм3, а температура в нем поддерживается не выше -18°С.

Рис. 3. Устройство для хранения продуктов

Данное устройство для хранения продуктов (рис. 3) состоит из следующих основных узлов, деталей и агрегатов: теплоизолированного двустенного контейнера 1 с боковыми каналами S для циркуляции воздуха, воздухоохладителя 3 с контуром циркуляции хладагента 4, расположены в верхней части 5 контейнера 1, вентилятора 6 для принудительного охлаждения, отсеков 7 для размещения продуктов, образованных горизонтальными съёмными полками 8, расположенными одна под другой под воздухоохладителем 3. В устройстве для хранения продуктов съёмные полки 8 и внутренние стенки 9 контейнера 1 выполнены из низкотеплопроводного материала, например, стеклопластика и снабжены передвижными пластинами 10, 11, соответственно, закреплёнными на полках 8 с нижней стороны. 12, а на 4 стенках 9 с внутренней стороны 13, при этом в зонах 14 перемещения пластин 10 в полках в зонах 15 перемещения пластин 11 в стенках 9 соответственно выполнены отверстия 16, 17 для регулирования интенсивности прокачки воздуха и вентиляции отсеков.

Работает устройство для хранения продуктов следующим образом.

Хладагент, например, сжиженный пропан подают в контур циркуляции хладагента 4, где жидкий пропан испаряется, отбирая тепло от стенок 18 воздухоохладителя 3 и соприкасающегося с ним воздуха, охлаждённый воздух от воздухоохладителя 3., прокачиваемый вентилятором 6, через отверстия 16 в полках 8 подается в отсеки 7, где охлаждает и увлажняет размещённые там продукты.

Из отсеков 7 воздух через отверстия 17 во внутренних стенках 9 поступает, в боковые каналы с, где по пути циркуляции в направлении вентилятора 6 снимает теплопритоки, поступающие извне от внешних стенок контейнера 1. Таким образом, продукты размещённые в отсеках, имеют высокоэффективное охлаждение, чему также способствует выполнение полок 8 и стенок 9 из низкотеплопроводного материала, исключающее дополнительные теплопритоки извне, для регулирования интенсивности и изменения направления потока воздуха в каждом отдельном отсеке 7 производят открытие или закрытие отверстий 15 в полках 8 посредством перемещения пластин 10, а также перемещение пластин 11 и перекрытие или открытие отверстий 17 в боковых стенках 9.

Размещение пластин 10 на полках 8 с нижней стороны исключает неудобства при размещении продуктов на полках 8, а также упрощает обслуживание устройства, при эксплуатации.

Таким образом, выполнение в устройстве для хранения продуктов внутренних стенок 9 контейнера 1 и съёмных полок 8 из низкотеплопроводного материала и снабжение их передвижными пластинами 10, 11 для перекрытия ими отверстий 16, 17, соответственно, выполненных в полках 8 и стенках 9, обеспечивает регулирование направления потока воздуха и интенсивности циркуляции его по отдельным отсекам 7 контейнера 1 что, в свою очередь, повышает эффективность охлаждения и обеспечивает длительное хранение продуктов при сохранении требуемого качества.

1.2 Патентный обзор

Патент SU1797453A3

Устройство (SU179745A3) содержит следующие основные узлы и детали: теплоизолированный корпус 1, ограждения 2 с отверстиями 3, установленные в корпусе 1 с образованием приточного воздуховода 4 и отводящего воздуховода 5, горизонтальные панели б, установленные между ограждениями 2 с образованием камер 7 для размещения продуктов, закрепленный на корпусе 1 испаритель 8 и вентилятор 9. Ограждения 2 расположены параллельно боковым стенкам 10 корпуса 1,горизонтальные панели 6 установлены с обеспечением контакта с ограждениями 2 и содержат две перфорированные стенки 11 и 12, соединенные с образованием между ними полости 13, при этом отверстия 14 в ограждении 2 подающего воздуховода 4 выполнены в зоне расположения панелей 6 для сообщения их полостей 13 с попадающим воздуховодом 4. Устройство для хранения продуктов снабжено средством для регулирования подачи воздуха 15, выполненным в виде заслонок 16, закрепленных с возможностью перемещения на панелях 6 в зоне сообщения и полостей 13 с подающим воздуховодом 4.

Устройство для хранения продуктов работает следующим образом. Хладагент, например сжиженный пропан, подают в контур циркуляции хладагента 17 испарителя 8, где жидкий пропан испаряется, отнимая тепло от стенок испарителя 8 и соприкасающегося с ним воздуха. Охлажденный воздух от испарителя 8, прокачиваемый вентилятором 9 подается по подающему воздуховоду 4 на вход 16 в полости 13, сообщенных с подающим воздуховодом 4 посредством отверстий 14, выполненных в ограждении 2 подающего воздуховода 4. Из полостей 13, образованных в горизонтальных панелях 6, воздух через перфорацию стенок 11 и 12 поступает в камеры 7, где охлаждает и увлажняет размещенные там продукты, при этом воздух в камере за счет встречных потоков из соседних верхней и нижней панелей 6 получает завихрение, турбулизацию потока, что обеспечивает эффективный обдув и охлаждение продукта со всех сторон, а также повышает эффективность вентиляции камер 7, т.е. обеспечивается интенсификация процессов вентиляции и охлаждения, как камер 7, так и продуктов, размещенных в них. Из камер 7 через отверстия 3 воздух поступает в отводящий воздуховод 5 и далее к вентилятору 9, а затем процесс циркуляции воздуха повторяется. При прохождении воздуха по подающему воздуховоду 4 и отводящему воздуховоду 5 обеспечивается съем тепло- притоков, поступающих из вне через стенки 10 корпуса 1, что значительно улучшает и сохраняет внутренний тепловой (холодильный) баланс в устройстве для хранения продуктов, Регулирование потока воздуха по полостям 13 и камерам 7 обеспечивается средством для регулирования подачи воздуха 15, позволяющим перекрывать частично или полностью вход 18 в полости 13, путем перемещения заслонок 16.

Патент №2162577 РФ, F25D 13/00

Устройство (Пат. №2162577 РФ, F25D 13/00) для хранения продуктов при низких температурах содержит теплоизолированный контейнер 1 с вертикальными боковыми стенками 2, размещенный в нем испаритель 3 с контуром 4 циркуляции хладагента, закрепленный на стенке 5 контейнера 1; вентилятор 6 для принудительного охлаждения, отсеки 7 для размещения продуктов, образованные съемными полками 8, расположенными одна под другой под испарителем 3.

Устройство снабжено дополнительным контуром 9 циркуляции хладагента, подключенным посредством гибких связей 10, выполненных, например, из пластичных фторопластовых труб, металлических рукавов и так далее к основному контуру 4 циркуляции хладагента в испарителе 3. Дополнительный контур 9 циркуляции хладагента размещен в одной из съемных полок 11. В вертикальных противоположных боковых стенках 2 контейнера 1 выполнены пазы 12 для перемещения по ним одной из полок 11, снабженной защелками 13 для фиксации ее в требуемом положении по высоте контейнера 1. Дополнительный контур 9 циркуляции хладагента имеет элементы для подключения к автономной установке 16 прокачки хладагента, содержащие магистрали 14 прокачки хладагента с отсечными клапанами 15. Такой автономной установкой 16 может быть, например, холодильная машина.

Работает устройство для хранения продуктов при низких температурах следующим образом.

Хладагент, например сжиженный пропан, подают в контур 4 циркуляции хладагента испарителя 3, где жидкий пропан испаряется, отбирая тепло от стенок испарителя 3 и соприкасающегося с ним воздуха. Охлажденный воздух от испарителя 3 поступает в отсеки 7, где охлаждает и увлажняет размещенный там продукт. Перемещение воздуха в контейнере 1 производится посредством вентилятора 6 или естественной конвекцией.

Хладагент, подаваемый в дополнительный контур 9 циркуляции по гибким связям 10 от контура циркуляции 4 испарителя 3 или от автономной установки 16 прокачки хладагента, охлаждает полку 11 и дополнительно доохлаждает продукт, размещенный в отсеках 7, и циркулирующий в них воздух. В зависимости от температуры прокачиваемого хладагента в дополнительном контуре 9 циркуляции осуществляют регулировку охлаждения продуктов по отсекам 7, перемещая полку 11 выше или ниже и фиксируя ее посредством защелок 13 по высоте контейнера 1. Гибкие связи 10 обеспечивают работу контура 9 и перемещение полки 11 по пазам 12 между отсеками 7.

Полки 8, образующие отсеки 7 и предназначенные для размещения на них продуктов, выполнены съемными и при необходимости вынимаются из контейнера 1, например, при размещении негабаритных продуктов или для обеспечения передвижения полки 11 в соседний отсек 7 (по высоте контейнера 1) достигают заданный температурный уровень в любом отсеке 7, при этом полку 11 используют в качестве полки 8 для размещения на ней продуктов.

Полка 11 и полкa 8 содержат отверстия 18 для циркуляции воздуха внутри контейнера 1.

Таким образом, введение в состав устройства для хранения продуктов дополнительного контура 9 циркуляции хладагента, встроенного в одну из полок 11 с обеспечением ее перемещения по высоте контейнера 1, а также возможность подключения контура 9 к автономной установке 16 прокачки хладагента, например, холодильной машине, обеспечивает длительное хранение продуктов при сохранении их требуемого качества за счет повышения эффективности охлаждения, что обеспечивает выполнение поставленной задачи.

1.3 Обоснование решения, принятого по модернизации

Основными недостатками большинства обозреваемых устройств для хранения продуктов являются:

- отсутствие устройства для принудительной прокачки и вентиляции отсеков

- продукты хранятся в камерах с малоэффективной естественной вентиляцией (конвекцией) воздуха, что приводит к их порче при длительном хранении.

- односторонне- направленное вентиляция камер без регулирования потока воздуха по отдельным камерам. При такой вентиляции камер температура в них не поддерживается на одинаковом уровне.

- невозможность интенсифицировать процессы вентиляции и охлаждения в камерах

- невозможность обеспечить длительное хранение продуктов при сохранении их качества.

Устройство для хранения продуктов при низких температурах (Пат. №2162577 РФ, F25D 13/00), включающее теплоизолированный контейнер с вертикальными боковыми стенками, размещенные в нем испаритель с контуром циркуляции хладагента, закрепленный на стенке контейнера, вентилятор для принудительного охлаждения, отсеки для размещения продуктов, образованные полками, расположенными одна под другой под испарителем, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным контуром циркуляции хладагента, подключенным посредством гибких связей к основному контуру испарителя, причем полки выполнены съемными и дополнительный контур размещен в одной из них, при этом в вертикальных противоположных боковых стенках контейнера выполнены пазы для перемещения по ним одной из полок, снабженной защелками для фиксации ее в требуемом положении по высоте контейнера.

Также выделим, что дополнительный контур циркуляции хладагента имеет элементы для подключения к автономной установке прокачки хладагента.

Техническое решение в части введения в состав устройства дополнительного контура циркуляции хладагента, размещенного в одной из съемных полок и подключенного посредством гибких связей с основному контуру испарителя и имеющего возможность перемещаться вместе с полкой по высоте контейнера и, кроме того, имеющего элементы для подключения к автономной установке прокачки хладагента, а также взаимная конструктивная связь всех составных элементов устройства, обеспечивает длительный срок хранения продуктов при сохранении их требуемого качества.



2. Описание устройства и принцип работы устройства для хранения продуктов при низких температурах

2.1 Назначение и область применения

Изобретение относится к холодильной технике и касается конструкции устройств для хранения пищевых и биологических продуктов при низких температурах. Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в обеспечении высокоэффективного охлаждения, длительном сроке хранения продуктов при сохранении их требуемого качества.

Устройство (Пат. №2162577 РФ, F25D 13/00) для хранения продуктов при низких температурах, включающее теплоизолированный контейнер с вертикальными боковыми стенками, размещенные в нем испаритель с контуром циркуляции хладагента, закрепленный на стенке контейнера, вентилятор для принудительного охлаждения, отсеки для размещения продуктов, образованные полками, расположенными одна под другой под испарителем, отличается тем, что оно снабжено дополнительным контуром циркуляции хладагента, подключенным посредством гибких связей к основному контуру испарителя, причем полки выполнены съемными и дополнительный контур размещен в одной из них, при этом в вертикальных противоположных боковых стенках контейнера выполнены пазы для перемещения по ним одной из полок, снабженной защелками для фиксации ее в требуемом положении по высоте контейнера.

Кроме того, дополнительный контур циркуляции хладагента имеет элементы для подключения к автономной установке прокачки хладагента. Это дает возможность регулирования температуры охлаждения по отсекам в контейнере.

Использование предлагаемого устройства для хранения продуктов при низких температурах, например, в бортовых холодильниках, установленных на борту космической орбитальной станции типа "Мир", позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения эффективного охлаждения продуктов, размещенных в отсеках холодильника, и сохранения их требуемого качества в период длительного хранения продуктов на борту станции при орбитальном полете.

2.2 Описание конструкции и принципа работы

Устройство для хранения продуктов при низких температурах содержит теплоизолированный контейнер 1 с вертикальными боковыми стенками 2, размещенный в нем испаритель 3 с контуром 4 циркуляции хладагента, закрепленный на стенке 5 контейнера 1; вентилятор 6 для принудительного охлаждения, отсеки 7 для размещения продуктов, образованные съемными полками 8, расположенными одна под другой под испарителем 3.

Устройство снабжено дополнительным контуром 9 циркуляции хладагента, подключенным посредством гибких связей 10, выполненных, например, из пластичных фторопластовых труб, металлических рукавов и так далее к основному контуру 4 циркуляции хладагента в испарителе 3. Дополнительный контур 9 циркуляции хладагента размещен в одной из съемных полок 11. В вертикальных противоположных боковых стенках 2 контейнера 1 выполнены пазы 12 для перемещения по ним одной из полок 11, снабженной защелками 13 для фиксации ее в требуемом положении по высоте контейнера 1. Дополнительный контур 9 циркуляции хладагента имеет элементы для подключения к автономной установке 16 прокачки хладагента, содержащие магистрали 14 прокачки хладагента с отсечными клапанами 15. Такой автономной установкой 16 может быть, например, холодильная машина.

Работает устройство для хранения продуктов при низких температурах следующим образом. Хладагент, например сжиженный пропан, подают в контур 4 циркуляции хладагента испарителя 3, где жидкий пропан испаряется, отбирая тепло от стенок испарителя 3 и соприкасающегося с ним воздуха. Охлажденный воздух от испарителя 3 поступает в отсеки 7, где охлаждает и увлажняет размещенный там продукт. Перемещение воздуха в контейнере 1 производится посредством вентилятора 6 или естественной конвекцией.

Хладагент, подаваемый в дополнительный контур 9 циркуляции по гибким связям 10 от контура циркуляции 4 испарителя 3 или от автономной установки 16 прокачки хладагента, охлаждает полку 11 и дополнительно доохлаждает продукт, размещенный в отсеках 7, и циркулирующий в них воздух. В зависимости от температуры прокачиваемого хладагента в дополнительном контуре 9 циркуляции осуществляют регулировку охлаждения продуктов по отсекам 7, перемещая полку 11 выше или ниже и фиксируя ее посредством защелок 13 по высоте контейнера 1. Гибкие связи 10 обеспечивают работу контура 9 и перемещение полки 11 по пазам 12 между отсеками 7.

Полки 8, образующие отсеки 7 и предназначенные для размещения на них продуктов, выполнены съемными и при необходимости вынимаются из контейнера 1, например, при размещении негабаритных продуктов или для обеспечения передвижения полки 11 в соседний отсек 7 (по высоте контейнера 1) достигают заданный температурный уровень в любом отсеке 7, при этом полку 11 используют в качестве полки 8 для размещения на ней продуктов.

Полка 11 и полкa 8 содержат отверстия 18 для циркуляции воздуха внутри контейнера 1.

Таким образом, введение в состав устройства для хранения продуктов дополнительного контура 9 циркуляции хладагента, встроенного в одну из полок 11 с обеспечением ее перемещения по высоте контейнера 1, а также возможность подключения контура 9 к автономной установке 16 прокачки хладагента, например, холодильной машине, обеспечивает длительное хранение продуктов при сохранении их требуемого качества за счет повышения эффективности охлаждения, что обеспечивает выполнение поставленной задачи.

конструкция низкотемпературный хранение продукт



3. Расчетная часть

3.1 Расчет теплоизоляции пола камеры замораживания

Теплоизоляционный материал - пенобетон [л_из = 0,19 Вт/(м·К)]. Учитывать сопротивление только слоев, расположенных выше обогревающих устройств, т.е сопротивление половины толщины бетонной подготовки.

Толщина слоя теплоизоляции

где л_из = 0,19 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности пенобетона;

к = 0,17 Вт/(м² ·К) - коэффициент теплопередачи пола при t_В = -35°С;

б_в = 10,44 Вт/(м² ·К) - коэффициент теплоотдачи от пола к воздуху;

д_ас = 60 мм - толщина слоя чистого пола (асфальт);

л_ас = 0,8 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности чистого пола;

л_жб = 1,5 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности бетонной подготовки;

д_жб = 120 мм - толщина слоя бетонной подготовки;

д_б = 100 мм - толщина слоя бетонной подготовки с электронагревателями;

л_б = 1,5 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности бетонной подготовки.



3.2 Расчет конденсации влаги на стеновых панелях

Необходимо определить, возможна ли конденсация влаги на внутренней поверхности наружной стены холодильника, расположенного в ЦЧР и изготовленного из панелей типа «сэндвич» (рисунок) для условий холодного периода года в камере хранения охлажденных грузов.

Чтобы не допустить конденсацию влаги на панели (со стороны камеры) в холодный период года, необходимо выполнить условие

;

где k_p - коэффициент теплопередачи, рассчитанный из условия невыпадения влаги на теплой поверхности ограждения, Вт/(м² ·К);

t_в = 0°С - температура воздуха в камере охлаждения;

t_Р = -1,3°С - температура точки росы при t_B = 0°Cи ц_в = 90%;

= - 40°С - расчетная температура наружного воздуха для холодного периода Воронежской области;

m = 1 - массивность ограждения для холодильных камер;

б_в = 9,28 Вт/ (м² • К) - коэффициент теплоотдачи воздуха;

1 - профилированный лист из стали или алюминия (д_ал = 3 мм); 2 - теплоизоляция (пенополиуретан); 3 -гнутый профиль из стали или алюминия; 4 - полиэтиленовый колпак на эпоксидной смоле; 5 - уплотняющий профиль из эластичного пенополиуретана; 6 - бакели-зированная фанера; 7 - герметизирующая мастика; 8 - участок теплоизоляции, пропитанный синтетическими смолами

Рисунок - Конструкция наружной стены из панелей «сэндвич».

Тогда

Вт/(м² ·К)

Действительный коэффициент теплопередачи

;

где б_н = 23,3 Вт/ (м² ·К) - коэффициент теплоотдачи наружного воздуха;

б_в = 9,28 Вт/ (м² * К) - коэффициент теплоотдачи воздуха;

л_ал = 210 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности аллюминия;

д_ал = 0,003 м - толщина аллюминиевого листа;

л_из = 0,14 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности пенополиуретана;

д_из = 0,15 м - толщина слоя пенополиуретана;

Вт/ (м² ·К)

В итоге получаем соотношение к_д = 0,26 Вт/ (м²·К) < к_р = 0,268 Вт/(м²·К). Следовательно, условие невыпадения влаги на поверхности ограждения соблюдается.

Таким образом, в холодильной камере конденсация водяных паров из воздуха на внутренней поверхности наружной стены не возникает, если температура наружного воздуха t_н.р ? - 40°С, а параметры внутреннего воздуха соответствуют заданным.

3.3 Определение толщины теплоизоляции всасывающего трубопровода холодильной установки

Трубопровод диаметром d_TP = 108Ч4 мм изолирован скорлупами СК-5 из пенополистирола

Минимальную толщину теплоизоляции холодильных трубопроводов, обеспечивающую предотвращение конденсации водяных паров из окружающего воздуха, определяют из уравнения

где t_н = 10°С - температура воздуха в помещении, по которому проходит трубопровод;

t₀ = - 45°С - температура холодильного агента, проходящего по трубопроводу;

t_p = 5,4°C- температура точки росы окружающего воздуха (при t_н = 10°С и ц_Н = 75%);

б_н = 7 Вт/(м² К) - коэффициент теплоотдачи от окружающего воздуха к наружной поверхности трубопровода;

D_из = 0,26 м - наружный диаметр теплоизоляции трубопровода;

л_из = 0,035 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности пенополистирола;

d_TP = 0/108 м - диаметр трубопровода.

Условие невыпадения влаги из воздуха на наружной поверхности трубопровода записываем в следующем виде:

11,95 < 28,84

Результаты расчета показывают, что необходимое условие, при котором левая часть неравенства должна быть меньше правой, соблюдается. Таким образом, при заданных исходных параметрах конденсация водяных паров из воздуха на поверхности трубопровода не возникает.

3.4 Определение площади теплопередающей поверхности охлаждающих батарей

Пристенные батареи установлены в камере охлаждения продукта, выполнены из гладкостенных труб диаметром D_H = 57Ч3,5 мм с продольным звездообразным оребрением (рисунок) и имеют по высоте 9 труб с шагом S = 310 мм. Способ подачи холодильного агента (аммиака) - насосный с нижней подачей. Параметры воздуха в камере: t_B = -20°С; ц_в = 95%. Тепловая нагрузка Q_об = 26 кВт.

Рисунок -Труба с продольным звездообразным оребрением

Площадь теплопередающей поверхности F_пр (в м² ) пристенных батарей определяем по формуле



где F₁ - площадь одной оребренной батарей, м²;

n₁ - количество батарей (труб), n₁ = 9;

n₂ - количество пристенных батарей в камере, n₂ = 4.

Для труб со звездообразным продольным оребрением площадь наружной поверхности

где F_реб - площадь поверхности ребер на одной батареи, м²;

F_тр - площадь поверхности трубы батареи, м²;

где (D-D_н ) - меньший линейный размер ребра, м;

(l₁ +2• l₂ ) - суммарная длина одного ребра, м.

где L_тр - длина трубы, м.

Тепловая нагрузка на пристенные батареи Q_пр, кВт

Q_пр = к_пр·F_пр Дt;

где к_пр - коэффициент теплопередачи пристенных батарей, Вт/(м² К);

Дt = 8° C - разность между температурами воздуха и хладагента,°С.

к_пр = ( б_р + б_к о ) e_т·ч

где б_Р - коэффициент теплоотдачи радиацией и конвекцией, Вт/(м² К);

б_к - коэффициенты теплоотдачи конвекцией, Вт/(м² К);

о = 1,125 - коэффициент влаговыпадения;

е_Т = 0,8...0,9 - коэффициент, учитывающий термическое сопротивление теплопередаче загрязнений на внутренней поверхности труб (масло и др.) и на наружной (снеговая шуба);

ч - коэффициент, учитывающий количество и способ размещения охлаждающих труб по высоте.

Коэффициент теплоотдачи б_р радиацией определяем по формуле

,

где С_о = 5,76 Вт/(м² К⁴ ) - коэффициент излучения абсолютно черного тела;

е_п - приведенная степень черноты системы;

ш - коэффициент облученности.

Для приближенных расчетов е_п можно использовать упрощенную зависимость

е_п = е₁ ·е₂,

где е₁ = 0,96 - степень черноты батареи, покрытой снегом;

е₂ = 0,91 - степени черноты поверхности стены.

Тогда

е_п = 0,96 0, 91 = 0,874

Коэффициент облученности ш принимаем по таблицам. При отношений S/D_H = 310/57 = 3,15 коэффициент ш = 0,87 для однорядной пристенной батареи.

Подставляем известные данные и рассчитываем коэффициент теплоотдачи б_р

Вт/(м·К)

Коэффициент теплоотдачи б_к конвекцией при свободном движении находим с помощью обобщенной зависимости

Nu = 0,54·(Gr·Pr)^0,25,

откуда

;

где Nu, Gr, Рr - соответственно число Нуссельта, Грасгофа и Прандтля;

л_B = 2,25·10^-2 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности воздуха;

в_в = 0,004 1/°С - коэффициент объемного расширения воздуха;

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

D_н = 0,057 м - диаметр трубы, м;

н_B = 11,36·10^-6 м² /с - коэффициент кинематической вязкости воздуха;

Дt_ст - разность между температурами воздуха и наружной поверхности батарей,°С.

Дt_ст = t_в - t_ст

При определении разности Дt_ст предварительно находим температуру кипения t₀ холодильного агента и температуру наружной поверхности t_CT охлаждающих труб. При учитываем следующие соотношения:

t_B - t₀ = 8°С,

t_ст = t₀ + 2

где t₀ - температура кипения хладагента в батареях;

t_B - температура воздуха в камере;

t_ст - температура внешней поверхности охлаждающих труб;

t₀ = -20-8 = -28°С;

t_ст = -28+2 = -26°С;

Тогда

Дt_ст = - 20 - (-26) = 6°С

Входящие в уравнение б_к значения в_В, л_В,н_В, Рr определяем с учетом средней температуры воздуха t_m

При этом

1 / єC

Значения л_в, н_B и Рr принимаем равными соответствующим значениям для сухого воздуха при t_m = -23°С и находим по таблицам.

При известных данных

Вт/(м·К)

Коэффициент влаговыпадения о определяем по уравнению

;

где d_B = 0,6·10^-3 кг/кг -влагосодержание воздуха при температуре t_В и относительной влажности ц_в;

= 0,34•10 ^-3 кг/кг - влагосодержание насыщенного воздуха при температуре поверхности t_СТ охлаждающих труб;

Коэффициент ч находим из рисунка: ч_пр = 0,95.

Рисунок - Коэффициент ч для учета влияния количества и способа расположения труб по высоте.

При известных данных коэффициент теплопередачи составляет:

к_пр = (2,74+4,72·1,125)·0,9·0,95 = 6,883 Вт/(м·К);

Получаем, что

Q_np = 6,883•80,4•8 = 27,17 кВт.

Расчетная тепловая нагрузка батарей превышает заданную на 4,5%.

Охлаждающие батареи размещаем вблизи поверхности перегородки, разделяющей камеру и коридор, что позволит локализовать наружные теплопритоки, проникающие в камеру.

Для определения вместимости батарей предварительно находим внутренний объем труб

V = L· х_TP;

где V - внутренний объем труб охлаждающих батарей, м³;

х_тр - внутренний объем 1 м трубы, м³ /м.

Внутренний объем 1 м труб охлаждающих батарей, не имеющих внутреннего оребрения,

х_TP = 3,14·D² / 4

где D - внутренний диаметр трубы, м (D = 57 - 2Ч3,5 = 50 мм).

Находим, что

х_тр = 3,14•0,05² /4 = 1,96·10^-3 м³ /м,

V = 132,48·1,96·10^-3 = 0,26 м³

Норма заполнения охлаждающих батарей жидким холодильным агентом в насосных схемах с нижней подачей з₃ = 0,7. Плотность холодильного агента р_а = 0,66 т/м³. Следовательно, вместимость батарей по холодильному агенту

G_A = V·з₃ ·с_a

G_A = 0,26•0,7•0,66 = 0,12 т.

Определяем металлоемкость охлаждающих батарей

G_M = G_np + G_{no т} = L·m _Т,

Где G_M, G_np, G_noт - соответственно металлоемкость всех батарей, кг;

L - суммарная длина всех труб батарей, м;

m_Т - масса 1 м трубы охлаждающей батареи, кг/м (для гладкостенной трубы с продольным звездообразным оребрением D_н = 57Ч3,5 мм m_т = 8.3 кг/м).

L = L_тр •n₁ •n₂;

L = 3,68•9•4 = 132,48 м.

Таким образом,

G_M = 132,48·8,3 = 1100 кг.

3.5 Расчет необходимого количества воздухоохладителей коридора

Определить необходимую площадь теплопередающей поверхности подвесных воздухоохладителей типа ВОП, устанавливаемых в разгрузочном коридоре холодильника мясокомбината, и вместимость воздухоохладителей по холодильному агенту, если тепловая нагрузка Q_об = 32 кВт, коэффициент теплопередачи воздухоохладителей k = 12 Вт/(м² ·К).

Принимаем разность Дt = 9° C и определяем необходимую площадь теплопередающей поверхности

Так как площадь теплопередачи F₀ одного воздухоохладителя ВОП-150 составляет 150 м², устанавливаем два воздухоохладителя ВОП-150 или их импортные аналоги. Вместимость воздухоохладителей по холодильному агенту определяем по формуле

G_a = V_{a 1} Чn_во Чс_a,

G_a = V_{a 1} Чn_во Чс_a = 30Ч4Ч0,66 = 79,2 кг,

где V_{a 1} = 30 л- вместимость по холодильному агенту одного воздухоохладителя.

3.6 Расчет массового расхода приточного воздуха в камере замораживания

Необходимо рассчитать массовый расход приточного воздуха и осевую скорость его движения в указанной зоне для камеры замораживания продуктов, если воздух подается через сопла, выполненные в ложном потолке, расположенном ниже балок подвесных путей.

Задаемся следующими размерами: ширина сопла b_c = 2 b₀ = 0,1 м; длина сопла l_с = 0,1 м; расстояние между соплами l_c ґ = 0,5 м.

Рассчитываем расстояние h₀ от начального сечения до полюса воздушной струи:

h_o = b_o ·0,41/а_т;

где b_o = 0,05 м - внутренний радиус сопла;

а_т = 0,4 - коэффициент турбулентности для сопла со встроенным турбулизатором при полученном отношении b_c /l_c = 0.1/0.1 = 1:

h_o = 0,4 - b_o ·0,41/а_т = 0,05·0,41/0,4 = 0,051 м;

Тангенс угла расширения струи

tg б = b_о / h_о;

tg б = a_T / 0,41 = 0,4/0,41 = 0,97



При расположении ложного потолка ниже балок подвесных путей расстояние х от ложного потолка до плоскости размещения продуктов равно 1 м.

Ширина воздушной струи на расстоянии х от сопла

h = 2·(x+h₀ )·tgб

где х = 1м - расстояние от ложного потолка до плоскости размещения продукта

h = 2·(l+0;051 )·0,97 = 1.9 м

При h = 1,9 м вся поверхность полутуши будет находиться в зоне обдува, так как ширина полутуши в наиболее утолщенной (бедренной) части значительно меньше, чем ширина воздушной струи.

Определяем осевую скорость движения воздушной струи:

на выходе из сопла

где щ_рек = 3 м/с - рекомендуемая скорость движения воздуха;

м / c

на расстоянии х = 1 м

;

м/с

Объемный расход приточного воздуха

V_B = b_C Ч l_C Ч n_C Ч щ₀

где n_С - количество сопел, шт.

где l_с = 0,1 м - длина сопла;

l_c ґ = 0,5 м - расстояние между соплами;

шт

V_B = 0,1Ч0,1Ч320Ч10.6 = 33.9 м³ /с.

Объемный расход воздуха, движущегося на расстоянии x = 1 м

м³ /с

При известных значениях V_B и V_B._х массовый расход воздуха составляет

G_B = 33,9 Ч1,496 = 50,71 кг/с;

где 1,496 -плотность воздуха при температуре, равной - 37°С, кг/м³.

Принимаем, что температура приточного воздуха, выходящего из щелей ложного потолка, на 2°С ниже температуры воздуха на уровне бедренных частей полутуш, тогда

G_B._х = 118 Ч 1,484 = 175 кг/с

где 1,484 кг/м³ - плотность воздуха при температуре, равной - 35°С,



3.7 Расчет воздушной завесы для двери холодильной камеры

Проведем расчет воздушной завесы для двери камеры хранения мороженых продуктов, выходящей в коридор. Температура воздуха в камере t_кам = -20°С (плотность воздуха с_в = 1,35 кг/м³), температура воздуха в коридоре t_кор = 0°C (плотность воздуха с_в = 1,29 кг/м³ ). Размер дверного проема - 1,7Ч2,2 м. Воздух для создания завесы забирается из коридора. Угол между направлением оси струи воздуха, выходящей из плоского сопла завесы, и плоскостью двери принимаем равным 30°.

Отношение площади отверстия сопла завесы к площади дверного проема обычно находится в соотношении

Так как завесы холодильных камер не несут тепловой нагрузки, то можно для их дверей брать минимальное отношение, т.е.

Для максимального уменьшения количества холодного воздуха, вытекающего из камеры через открытую дверь при действии завесы, целесообразно принять отношение

Так как V_пр = V_з +V_к т.е. через дверь проходит весь воздух, выходящий из щелевого сопла V₃, и воздух, прорываюшийся из камеры V_к, то равенство q = 1 означает, что V_К, т.е.количество воздуха, прорывающегося из камеры, будет близко к нулю.

Коэффициент расхода воздуха через дверь при работе завесы по уравнению Эльтермана:

где D - коэффициент, определяемый по формуле

Где q - отношение количества воздуха, подаваемого в завесу, к количеству воздуха, проходящего через двери;

м₀ - коэффициент расхода воздуха через дверной проем при бездействии завесы (для дверей холодильных камер м₀ = 0,8 );

F_Д - площадь дверного проема;

F_щ - площадь щели, через которую выходит струя воздушной завесы;

б - угол между направлением выхода струи завесы и плоскостью дверного проема;

г_з - плотность воздуха, подаваемого в завесу;

г_см - плотность смеси воздуха камеры и завесы;

В связи с тем что воздух из камеры протекает через дверь в малом количестве, можно с достаточной для расчета точностью считать

г_з = г_см = г_н

Таким образом



Количество воздуха, которое будет проходить через дверь при работе завесы, можно найти, предполагая, что высота нейтральной зоны h_н.з. равна высоте дверного проема Н:

где b = 1.7 м - ширина дверного проема;

H = 2,2 м - высота дверного проема;

м = 0,176 - коэффициент расхода воздуха через дверной проем;

g = 9.81 м/с² - ускорение свободного падения;

м³ /с

Поскольку V_ПР = V_З, то через щелевое сопло должно проходить также V_З = 0,62 м³ /сек воздуха.

Площадь отверстия щелевого сопла

м²

Если считать длину щелевого сопла равной ширине дверного проема 1,7м, то ширина сопла, т.е l_щ = b = 1,7 м, то ширина сопла

м

Скорость выхода воздуха из сопла

, м/с

Путь, пройденный струей до входа ее в дверной проем определяем по формуле

м

Температура смеси струи воздушной завесы определяется по формуле

;

В этом выражении коэффициент в вычисляется по формуле



Тогда

єС

Сравним теплопритоки в камеру при работе воздушной завесы и при ее отсутствии.

Количество тепла, проникающее в камеру при работе завесы составит

кДж·ч

Количество воздуха V₀, проникающее через открытую дверь камеры при бездействии завесы (или при ее отсутствии), может быть определено по формуле Тамма

м³ /с

В этом случае количество тепла, проникающего в камеру, составит:

кДж·ч

Таким образом, наличие воздушной завесы уменьшает теплопритоки в камеру через дверной проем почти в два раза.



4. Сведения о монтаже, эксплуатации и ремонте

Монтаж оборудования - это комплекс работ по его установке, наладке и пуску в эксплуатацию. Монтаж холодильного оборудования включает монтаж компрессоров, аппаратов, вспомогательных механизмов и систем трубопроводов для холодильного агента и теплоносителя.

В соответствии с классификацией холодильных машин оборудование с минимальной производительностью (200 Вт), а также более производительное специальное оборудование (например, установка для охлаждения кузовов автомобилей, автономные кондиционеры и др.) поставляются в виде агрегата, в состав которого входит вся установка в действующем состоянии. Монтаж такой установки сводится к закреплению ее на предназначенном месте и подключению к электросети.

Оборудование большей производительности (до 116 кВт), используемое на предприятиях торговли, пищевой промышленности и складах, поставляется в виде компрессорно-конденсаторных и аппаратных агрегатов, монтаж которых заключается в размещении агрегатов согласно проекту в специально предназначенных помещениях, после чего монтируются трубопроводы агента и теплоносителя. Оборудование производительностью свыше 116 кВт поставляется неагрегатированным или частично агрегатированным. Крупногабаритные машины и аппараты (некоторые горизонтальные компрессоры, испарительные конденсаторы, градирни) поставляются по узлам. Их монтаж наиболее трудоемок.

Техническая эксплуатация. Она подразделяется на собственно техническую - эксплуатацию и техническое обслуживание. Технической эксплуатацией называют работы по приведению в действие, управлению и использованию холодильного оборудования, техническим обслуживанием - работы по уходу за оборудованием, обеспечивающие исправное действие его в период между ремонтами. Работы технической эксплуатации и обслуживания выполняются обычно одним техническим персоналом.

На автоматизированных установках техническая эксплуатация осуществляется приборами автоматики, при этом возникает необходимость дополнительного технического обслуживания приборов. Техническое обслуживание различных установок осуществляется техническим персоналом.

Ремонт оборудования - это восстановление его работоспособности, частично или полностью утраченной в процессе эксплуатации, как результат износа или неправильного обращения и хранения. Ремонт холодильного оборудования заключается в разборке машин аппаратов и систем, очистке деталей, замене изношенных деталей новыми или восстановленными в ремонтных цехах.

Технология ремонта машин и аппаратов имеет много общего с технологией изготовления их, поэтому качественный ремонт может быть выполнен только при наличии соответствующей производственной материально-технической базы.

Различают два основных способа выполнения работ хозяйственный и подрядный.

При хозяйственном способе работы выполняются силами предприятия-владельца оборудования на его производственно-технической базе при подрядном способе работы выполняются специализированными предприятиями (подрядчиками), принимающими заказы от других производств (заказчиков).

Эксплуатация крупных холодильных установок осуществляется, как правило, предприятиями-владельцами, для чего организуются специализированные эксплуатационные цехи. Это целесообразно, так как достигается большая оперативность в работе и управлении установкой, а объемы эксплуатационных работ достаточно велики. Техническое обслуживание мелких автоматизированных холодильных установок выгоднее передавать специализированным подрядным организациям.

Работы по монтажу и ремонту холодильных установок для предприятия-владельца являются единичными. Эти работы выполняются, как правило, специализированными организациями, т. е. подрядным способом.

Подрядный способ в ряде случаев имеет существенные преимущества перед хозяйственным. Крупные специализированные предприятия, располагая большими объемами однородных работ, могут организовать правильный подбор и подготовку кадров, внедрять новейшую технику, технологию и организацию производства. Они могут также широко внедрять индустриальные методы выполнения работ, содержать специализированные участки по заготовке узлов монтажа, изготовлению ремонтных деталей и т.п. Такие предприятия располагают всем необходимым для повышения производительности труда.



Заключение

Из выше перечисленного приходим к выводу, что техническое решение в части введения в состав устройства дополнительного контура циркуляции хладагента, размещенного в одной из съемных полок и подключенного посредством гибких связей с основному контуру испарителя и имеющего возможность перемещаться вместе с полкой по высоте контейнера и, кроме того, имеющего элементы для подключения к автономной установке прокачки хладагента, а также взаимная конструктивная связь всех составных элементов устройства, обеспечивает длительный срок хранения продуктов при сохранении их требуемого качества.

Использование предлагаемого устройства для хранения продуктов при низких температурах, например, в бортовых холодильниках, установленных на борту космической орбитальной станции типа "Мир", позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения эффективного охлаждения продуктов, размещенных в отсеках холодильника, и сохранения их требуемого качества в период длительного хранения продуктов на борту станции при орбитальном полете.



Список используемых источников

1. Машины и аппараты пищевых производств. В 2кн. Кн 1: Учеб. Для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. Акад. РАСХН В.А. Панфилова - М.: Высш. шк., 2001 - 703 с.: ил. ISBN 5-06-004168-9

2. Машины и аппараты пищевых производств. В 2кн. Кн 2: Учеб. Для вузов/ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. Акад. РАСХН В.А. Панфилова - М.: Высш. шк., 2001 - 680 с.: ил. ISBN 5-06-004169-7

...