Расчет хладоснабжения(Михеев)

РАСЧЕТ ХЛАДОСНАБЖЕНИЯ

Искусственный холод в молочной промышленности используется как в технологическом процессе, так и для хранения готовой продукции.

Для расчета параметров холодильных установок необходимо определить температурные режимы обработки продуктов и их свойства (табл.1).

Таблица 1.

Наименование продукции	Температура, С	Относительная влажность, %	Норма загрузки, кг	Время обработки, ч	Удельная теплоемкость (с), кДж/кгК	Плотность (), кг/м3

Определение расчетных параметров холодильных камер.

Основными расчетными параметрами являются:

• температура и относительная влажность воздуха в холодильных камерах;

• температура воздуха в смежных неохлаждаемых помещениях;

• температура и влажность наружного воздуха в самый жаркий период;

• температура грунта;

• среднегодовая температура географических пунктов.

Расчет изоляции холодильных камер

Эффективность работы и срок службы холодильной камеры во многом определяется правильно спроектированной и хорошо выполненной изоляцией.

Исходными данными для расчета являются:

• климатическая зона расположения предприятия;

• строительная конструкция здания;

• конструкция стен.

Строительно-изоляционная конструкция стен показана на рис. 1.

Толщину изоляционного слоя определяют по формуле:

,

где - коэффициент теплопередачи ограждения;

- коэффициент теплопередачи от воздуха к наружной стене, Вт/м²К;

- коэффициент теплопередачи от внутренней стены к воздуху, Вт/м²К;

- коэффициент теплопроводности строительных материалов, Вт/мК;

- толщина слоев конструкции ограждения, м.

Р ис.1 Конструкция стены.

1,5 – отделочный слой; 2 – кирпич (бетон); 3 – гидроизоляция; 4 - теплоизоляция.

После расчета толщины изоляционного слоя может оказаться, что расчетная величина не соответствует стандартной толщине изоляционных плит. В этом случае следует принять толщину изоляционного слоя кратной стандартной толщине плит и определить действительное значение коэффициента теплопередачи ограждения, которое использовать в дальнейших расчетах.

Расчет теплопритоков в холодильную камеру.

Для расчета теплопритоков в холодильные камеры необходимо:

• план охлаждаемых помещений, их размеры;

• температура и влажность воздуха в камере хранения, наружного воздуха, смежных помещений, грунта;

• температура и количество поступающих грузов.

Теплопритоки в камеру хранения поступают из следующих источников:

• от наружного воздуха через ограждающие поверхности ;

• от продукта и тары во время при их охлаждении ;

• от наружного воздуха при вентиляции ;

• эксплуатационные теплопритоки от оборудования .

Теплопритоки через ограждающие поверхности:

,

где - теплоприток через ограждающие поверхности от наружного воздуха;

- теплоприток через неизолированные полы;

- теплоприток от солнечной радиации.

где - поверхность ограждения;

- расчетная температура наружного воздуха, С;

- внутренняя температура воздуха в камере, С;

где - температура грунта (принимают на 10С ниже температуры окружающей среды самой жаркой пятидневки).

,

где - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации, С ( может быть равен 17С).

Теплопритоки от продукта и тары во время их охлаждения

Теплопритоки от продуктов, поступающих в холодильную камеру:

,

где - масса продукта, поступившего в камеру в течении суток, кг;

, - энтальпии продукта, соответствующие температурам и , кДж/кг;

- удельная теплоемкость продукта, кДж/(кгК);

и - температура продукта до и после обработки

Теплоприток при расчетах берут при максимальной нагрузке на холодильную установку для расчета компрессора. При определении тепловой нагрузки на камерное оборудование теплоприток принимают с учетом коэффициента 1,3-1,5 в зависимости от назначения камеры и вида продуктов. Теплопритоки от тары рассчитываются аналогичным образом.

Теплопритоки от вентиляции.

Теплопритоки от вентиляции определяют по формуле:

где - объем камеры, м³;

- кратность воздухообмена (=3);

- плотность воздуха;

и - энтальпия соответственно наружного и внутреннего воздуха, кДж/кг.

Энтальпия воздуха определяют по I-d диаграмме влажного воздуха.

Потребность в вентиляции камер хранения готовой продукции определяется условиями хранения. В ряде случаев .

Эксплуатационные теплопритоки

Эксплуатационные теплопритоки возникают вследствие освещения камер хранения лампами, работы электродвигателей, пребывания в них людей, открывания дверей и определяются по формуле:

,

где - теплопритоки от системы освещения;

- теплопритоки от электродвигателей;

- теплопритоки от пребывания людей;

- теплопритоки при открывании дверей.

Теплопритоки от освещения:

,

где - удельный теплоприток от системы освещения, Вт/м² (Вт/м² для складских помещений, Вт/м² для технологических цехов);

- строительная площадь камеры, м².

При расположении электродвигателей в охлаждаемом помещении:

,

при расположении электродвигателей вне охлаждаемого помещения

где - коэффициент одновременности работы электродвигателей;

- мощность электродвигателей, кВт;

- коэффициент полезного действия электродвигателей.

Теплопритоки от пребывания людей:

,

где 350 - тепловыделения одного человека;

- численность обслуживающего персонала.

,

где - удельный теплоприток, возникающий при открывании дверей.

При определении тепловой нагрузки на компрессор принимают с коэффициентом 0,5-0,75.

Строится суточный график нагрузок холода:

С учетом вышеизложенного определяют суммарную тепловую нагрузку на компрессор и камерное оборудование.

Расчетную рабочую холодопроизводительность компрессорной установки определяют по формуле

где - максимальный часовой расход холода, Вт;

- продолжительность работы холодильной машины в сутки, ч;

- коэффициент, учитывающий потери холода в машине ()

Подбор компрессора осуществляется исходя из холодопроизводительности и типа применяемого хладагента.

Расчет охладительных батарей

Поверхность батарей F (м²) определяют по суммарным теплопритокам , полученным для камерного оборудования:

,

где - коэффициент теплопередачи оребренных батарей, Вт/(м²К);

- разность температур между холодильным агентом и воздухом в камере, С.

Коэффициент теплопередачи для пристенных батарей принимается : при непосредственном охлаждении 4,4-4,9; при рассольном охлаждении 4,6-4,0.

Расчет теплоснабжения

Цель теплотехнических расчетов – определить расход пара на технологические нужды, горячее водоснабжение, отопление и вентиляцию. В ходе проведения тепловых расчетов строится график расхода пара по часам и суткам и подбирается паровой котел по максимальному расходу теплоты.

Расход пара D (кг/ч) на теплотехнические нужды для каждого аппарата определяют по формуле:

,

где - производительность аппарата, кг/ч;

- теплоемкость продукта, кДж/(кгК);

, - конечная и начальная температуры обрабатываемого продукта, С;

, - энтальпия водяного пара и конденсата соответственно;

- коэффициент использования тепла.

Расход пара на горячее водоснабжение определяют по количеству горячей воды, необходимой на мойку технологического оборудования, лабораторные и санитарно-гигиенические нужды. зная необходимое количество горячей воды рассчитывают расход пара на подогрев.

Расход горячей воды на мойку технологического оборудования определяют по нормам, на лабораторные нужды 1-2 % от потребности воды на мойку технологического оборудования; на санитарно-гигиенические нужды 20-30 % от общей потребности горячей воды на мойку оборудования и лабораторные нужды.

Расход пара на отопление определяют:

где - расход тепла на отопление, Вт;

- коэффициент использования тепла ().

При необходимости подбирают аккумуляторы тепла для системы горячего водоснабжения с целью снизить тепловую нагрузку на котельную установку.

Расход пара на вентиляцию (подогрев воздуха) определяют по формуле:

,

где - расход тепла на вентиляцию, Вт

- коэффициент использования тепла ()

На основании графика часового расхода пара определяют максимальный часовой расход. Паровые котлы выбирают по паропроизводительности с учетом максимального часового расхода пара.