КР. Холодильная техника и технология

Министерство образования и науки РФ

Нижегородский институт технологий и управления (филиал) ФГБОУ ВПО "Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г.Разумовского"

Кафедра «Технических и естественнонаучных дисциплин (ТЕНД)»

ХОЛОДИЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

Методические указания и задания к контрольной работе для студентов-заочников

Н.Новгород - 2011

ВВЕДЕНИЕ

Холодильная техника - это отрасль науки, исследующая и разрабатывающая различные способы получения искусственного холода, а также технические средства получения и применения холода.

Холодильная технология продуктов питания - отрасль науки, которая изучает рациональные и научно обоснованные способы использования холода в пищевой промышленности, решает задачи сохранения сырья и продуктов питания с помощью холода и применения его в их производстве.

Задачи холодильной технологии как науки следующие: изучение влияния холодильной обработки и хранения на пищевые продукты и определение оптимальных условий проведения технологических процессов (охлаждение, замораживание, хранение и др.) с учетом особенностей продуктов и свойственных им изменений; разработка научно обоснованных методов снижения потерь массы продуктов при холодильной обработке и хранении; совершенствование и создание новых технологий холодильной обработки и хранения совместно с другими методами консервирования, позволяющими минимизировать изменения свойств и потери массы продуктов.

Дисциплина «Холодильная техника и холодильная технология» базируется на знаниях из курсов термодинамики, механики, других наук физического цикла, биологии животных и растений, микробиологии, химии органических и неорганических соединений,

биологической, коллоидной и физической химии.

1 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УАЗАНИЯ

Основной формой обучения студента-заочника является самостоятельная работа над учебным материалом. Для облегчения этой работы кафедра «ТЕНД» организует чтение лекций, практические и лабораторные занятия. Кроме этого программой курса предусмотрено выполнение студентами контрольной работы.

Контрольная работа включает два задания:

1.«Построение и расчет холодильного цикла».

2.«Расчет температуры в термическом центре охлаждаемого продукта».

Выбор варианта для выполнения контрольной работы основан на трех цифрах шифра студента, указанных в зачетной книжке. Исходные данные для заданий приведены в соответствующих приложенгиях.

При оформлении контрольной работы необходимо:

2

-указывать на титульном листе наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр, специальность и форму обучения;

-контрольную работу следует выполнять аккуратно, оставляя поля для замечаний рецензента;

-все расчёты вести в системе СИ;

- все страницы должны быть пронумерованы, в конце текста указать дату

выполнения и подписать работу;

-задание переписывать полностью с указанием исходных данных своего варианта;

-для пояснения решения выполнить необходимые рисунки;

-привести список использованных литературных источников.

Контрольные работ, оформленные без соблюдения указанных правил, а также работы,

выполненные не по своему варианту, не зачитывают.

2 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

2.1 Задание №1 «Построение и расчет холодильного цикла»

При выполнении задания рекомендуется соблюдать следующую последовательность.

2.1.1По шифру зачетной книжки из приложения А принимаются исходные данные к

заданию.

2.1.2По исходным данным определяется температурный режим цикла.

Температура кипения [t0] холодильного агента определяется в зависимости от температуры воздуха в охлаждаемой камере. При непосредственном охлаждении

t0 = tкам – ∆tи,

где tкам – температура воздуха в камере, °C;

∆tи = 7…10°C - перепад температур между воздухом в камере и кипящим холодильным агентом, °C.

Температура конденсации [tк] определяется в зависимости от температуры теплоотводящей среды. При охлаждении конденсатора водой

tк = tвд1 + ∆tк,

где tвд1 – температура воды на входе в конденсатор, °C;

∆tк = 6…10 °C - перепад температур между входящей в аппарат водой и конденсирующимся холодильным агентом.

Температура всасывания [tвс ] зависит от условий работы компрессора. Она равна:

tвс = t0 + ∆tпер,

3

где ∆tпер – перегрев пара холодильного агента перед сжатием в компрессоре,

который принимается для аммиачных машин 5…15 оС, а для фреоновых 10…40 °C.

В контрольной работе следует брать ∆tпер = 0 °C.

Температура жидкого холодильного агента перед дроссельным вентилем [tж]

зависит от наличия в холодильной машине переохладителя или регенеративного теплообменника.

В контрольной работе не учитывается наличие переохлаждения, поэтому жидкий холодильный агент поступает в дроссельный вентиль с температурой конденсации tк.

2.1.3 В тепловой диаграмме состояния i = lgP строится цикл холодильной машины.

При построении цикла используются принятые значения t0 и tк.

Пример построения цикла приведен на рисунке1.

Рисунок 1- Графическое изображение цикла одноступенчатой холодильной машины

Диаграммы состояния для хладагентов, используемых в контрольном задании,

приведены в приложении Б (рисунки Б1, Б2, Б3), а справочные таблицы их термодинамических свойств в приложении В (таблицы В1В6).

Диаграмма с циклом или выкопировка должны обязательно прилагаться к контрольному заданию.

4

характеризующую состояние сухого насыщенного пара (конец кипения). Так как перегрев

пара не учитывается, то из точки 1 по адиабате (s = сonst) проводится линия процесса сжатия в компрессоре.

Состояние конца сжатия характеризуется точкой 2, получаемой при пересечении

адиабаты с изобарой Pк, которая соответствует температуре конденсации tк.

Точка 2/ характеризует начало конденсации холодильного агента, при этом степень сухости пара x = 1. Точка 3 получается при пересечении изотермы tк ( изобары Pк) с левой пограничной кривой, когда x = 0. Из точки 3 проводится вертикально вниз линия до

пересечения с изотермой t0. Получается точка 4, характеризующая процесс дросселирования от Pк до P0.

После построения цикла необходимо составить таблицу (пример ее оформления показан ниже), в которую заносятся параметры характерных точек цикла, взятых из

диаграмм (приложение Б) или справочных таблиц (приложение В).

Основные параметры характерных точек цикла

-для аммиачных компрессоров 0,04…0,05;

-для фреоновых компрессоров 0,03…0,04.

Коэффициент подогрева, учитывающий объёмные потери от нагрева холодильного агента в цилиндре компрессора

- для фреона 0,0025.

Индикаторная мощность, затрачиваемая в действительном рабочем процессе на

2.2 Задание №2 «Расчет температуры в термическом центре охлаждаемого продукта»

Расчет температуры в термическом центре охлаждаемого продукта является одной из задач теплового расчета при охлаждении продуктов.

В общем случае охлаждение продуктов питания представляет задачу нестационарной теплопроводности, которая для тел простейшей формы (шар, цилиндр и пластина) решение имеет аналитическое решение вида

где - коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к охлаждающей среде,

где а – коэффициент температуропроводности продукта, м2/с; - продолжительность охлаждения, ч.

Таким образом, температура продукта при заданной продолжительности охлаждения

(и наоборот, продолжительность охлаждения при заданной конечной температуре продукта)

зависит от вида и параметров охлаждающей среды, размеров и теплофизических характеристик охлаждаемых продуктов.

В инженерной практике для нахождения температуры продуктов при охлаждении пользуются номограммами, которые отражают графическую зависимость безразмерной температуры ( ) от критериев Фурье (Fo) и Био (Bi) для центра шара, оси цилиндра и

где – коэффициент теплоотдачи между продуктом и охлаждающим агентом,

Вт/( м²·К ); R – определяющий размер, м.

При охлаждении воздухом коэффициент теплоотдачи от продукта к воздуху приближенно можно определить по зависимости Юргенса

= 1,16(5,3 + 3,6w), (28)

где w - скорость движения воздуха у поверхности продукта, м/с.

8

При охлаждении продукта водой или рассолом коэффициент теплоотдачи можно принять:

-при естественной конвекции 200…230 Вт/(м2 К),

-при скорости движения рассола 0,5 м/с соответственно 1000 Вт/(м2 К).

Критерий Фурье

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Большаков С.А. Холодильная техника и технология продуктов питания: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений / С.А. Большаков. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 304 с.

2.Румянцев Д.Ю., Калюнов В.С. Холодильная техника: Учеб. для вузов.- СПБ.: Изд-

во «Профессия», 2005. – 360 с.

3. Холодильная техника и технология. Учебник/ под ред. Руцкого А.В.- М: Инфра. –

2000.

4.Шавра В.М. Основы холодильной техники и технологии (для учащихся и практических работников). – М: ДеЛи принт. - 2004.

5.Термодинамические диаграммы i - lgP для хладагентов. М.: АВИСАНКО, 2003. –

50 с.

Составитель: доцент Рузанов Сергей Романович

9

10