МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автотракторных двигателей и теплотехники

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХРАНИЛИЩ

ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к выполнению курсовой работы

для специальностей: 110301 – Механизация сельского хозяйства;

110302 – Электрификация и автоматизация сельского хозяйства;

190601 – Автомобиль и автомобильное хозяйство

УФА – 2006

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета

«Механизация сельского хозяйства», протокол № ____ от «_____________» 2006г.

Составитель: доцент Мигранов Д. Х.

Рецензент: доцент Печаткин В. А.

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой профессор Баширов Р. М.

Оглавление

1. Общие положения курсовой работы 2. Типы хранилищ 3. Компоновка помещений для хранения продукции 4. Тепловой расчет 5. Расчет влагообмена в хранилищах 6. Расчет систем вентиляции хранилищ Библиографический список

4 5 10 12 24 26 31

1 Общие положения курсовой работы

1.1Цель и задачи. Курсовая работа выполняется студентами с целью закрепления и углубления знаний при изучении курса «Теплотехника» и выработки умения применять теоретический материал для решения конкретных практических задач.

1.2Исходные данные и объем курсовой работы. Задания на курсовую работу включают в себя: вид и массу продукта, тип хранилищ и способ хранения.

Расчетно-пояснительная записка должна состоять из разделов:

1. Введение;

2. Компоновка помещений;

3. Определение технических характеристик хранилищ;

4. Расчет теплового и влажностного балансов;

5. Расчет систем вентиляции;

6. Подбор основного оборудования;

7. Оценка технико-экономической эффективности хранения.

В графической части курсовой работы выполняются план, разрезы и аксонометрические схемы вентиляции хранилищ. Чертежи следует выполнять в соответствии с ГОСТ 21602-79 «СПДС. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Рабочие чертежи».

Пояснительная записка и чертежи выполняются в соответствии со стандартом БГАУ СТП 0493582-003-96.

Во введении указывают цель работы, обосновывают актуальность темы.

Овощи, фрукты и ягоды в свежем виде, а также продукты их переработки играют важную роль в питании человека. Для бесперебойного снабжения населения свежими овощами и плодами в течение года важно сохранить эти продукты без потерь питательной ценности, предохранить на длительное время от порчи и заболеваний.

Условия хранения сельскохозяйственной продукции зависят главным образом от температуры и влажности, а также состава среды, в которой они находятся. Для каждого вида продукта существует зона оптимальной температуры и относительной влажности хранения (табл. 1), когда жизненные процессы идут замедленным темпом и не наблюдается их нарушение.

Таблица1

Условия хранения плодоовощной продукции

Продукты хранения		Температура хранения, оС	Относительная влажность воздуха, %		Продолжительность хранения с момента сбора
1		2	3		4
Картофель:
Продовольственный		2…4	80… 90		До 300 сут.
Семенной		3 …5	80 …95		До 270 сут.
Капуста белокач.		-1 …0	90… 95		До 240 сут.
Корнеплоды (морковь, свекла, редька и др.)		-1…1	90 … 95		До 300 сут.
Томаты:
	Продолжение таблицы 1
	1	2		3	4
	зеленые	11…13		85…95	3…4 нед.
	бурые	1…2		85…90	До 1 мес.
	красные	0,5…1		85…90	2…4 нед.
	Лук репчатый	-3…-2		70…80	3…4 нед.
	Яблоки	-1…3		85…95	4…8 мес.
	Груши	-1…5		85…90	4…6 мес.
	Ягоды	0		90…95	1…2 нед.
	Лимоны	0…10		85…90	1…4 мес.
	Апельсины	2…7		85…90	2…5 мес.

1. Типы хранилищ

С учетом климатических условий, в хозяйствах можно использовать простейшие виды хранилищ – бурты, траншеи и ямы, которые являются временными. Для многолетнего хранения овощей и плодов используются капитальные хранилища.

Бурты бывают надземные и углубленные и представляют собой удлиненный валообразный штабель продукции, выложенный на поверхности почвы или заглубленный на 0,2 – 0,5 м. и укрытый каким – либо теплоизоляционным материалом (табл. 5). Наземные бурты устанавливают на возвышенных местах, защищенных от господствующих ветров, где грунтовые воды находятся на глубине не менее 1,0 м. от подошвы бурта или траншеи. Обычно ширина бурта для картофеля составляет 2,0 – 2,5 м., для капусты – 1,5м. и для моркови – не более 1,0 м. Длина бурта –15 – 20 м.

На площадках (рис. 1) бурты располагают в два, три и более рядов. Расстояние между буртами не менее 4 м, между рядами для проезда транспорта – не менее 9м.

Недостатками буртов являются: изменение температуры хранимой продукции в буртах в зависимости от степени утепления и температуры наружного воздуха; невозможность контролирования качества продукции и большие ее потери (10…35%).

Траншеи - это канавы глубиной 0,4…1,5 м, шириной 1 м и длиной 10…15 м. Для условий Сибири, Урала и Севера рекомендуемая глубина канавы 1,5 м. Траншеи используют в основном для хранения картофеля. При хранении в траншее моркови применяют пескование.

Бурты и траншеи оборудуют вентиляционными устройствами. Наиболее простое устройство - деревянные приточные каналы размером 0,2 х 0,2 м с решетчатым верхом. Наиболее целесообразно сочетать приточный канал с вытяжным. При этом вытяжные трубы выступают над укрытием примерно на 0,5м. Расстояние между ними для буртов (траншей) с картофелем 4…5 м. При хранении капусты и моркови продукцию укладывают на решетчатом настиле. Для лучшего хранения между продукцией и укрытием предусматриваются воздушные полости. На рис. 2 приведены схемы вентиляции буртов и траншей, а на рис. 3 схемы воздухораспределения и их отдельные элементы.

Рис.1 Схема постоянной буртовой площадки с активным вентилированием.

1 – распределительные каналы; 2 – асбоцементные трубы; 3 – вытяжные трубы, 4 – буртовые решетки; 5 – вентилятор; 6 – магистральный канал; 7 – заслонки;

Капитальные хранилища

Они предназначены для длительного хранения больших количеств картофеля, овощей и плодов. Капитальные хранилища могут быть универсальными для хранения в отдельных камерах различной продукции и по виду продукции (хранилища для картофеля, корнеплодов, лука, фруктов и др.); по объемно - планировочным решениям – наземные, полузаглубленные и заглубленные; по способу вентиляции – с естественной и принудительной вентиляцией, активным вентилированием, холодильники с искусственным охлаждением, холодильники с регулируемым составом газовой среды; по способу хранения – навалом, в таре, в закромах и штабелях;

При выборе того или иного типа хранилища учитывают направление и специализацию хозяйства, природно климатические условия местности, обеспечение наибольшей эффективности капитальных вложений, снижение трудовых затрат и создание оптимальных условий хранения сельскохозяйственной продукции.

Строительство капитальных хранилищ в основном ведется по типовым проектам. Но для фермерских хозяйств, а также для небольших обрабатывающих предприятий можно рассчитать и конструировать стационарные хранилища.

Рис. 2. Схема вентиляции буртов и траншей

а – "глухой" бурт; б, в – бурт с приточным и вертикальным вытяжным каналом; г – бурт с горизонтальным гребневым каналом; д – бурт на приподнятом настиле и траншея с охлаждаемым

дном ; е – бурт и траншея с воздушной рубашкой.

Размеры ограждающих конструкций подбираются, исходя из расчета их прочности и теплоизоляции. Оптимальные размеры рассчитывают с учетом схемы ограждений и применяемых теплоизоляционных материалов – минераловатных плит, стекловаты, древесноволокнистых плит, пено- и газобетона, пенополистирола и других пористых материалов. Стены могут быть кирпичные, бутобетонные, из бетонных блоков и керамзитобетонных плит и конструируются с учетом восприятия боковых давлений от грунта и хранимой продукции. Предлагаемые схемы конструкции стен овощехранилищ, предназначенных для строительства в районах с температурой –30 ^оС, - 38 ^оС и – 40 ^оC показаны на рис. 4. По схеме а, б, в, г следует проектировать хранилища в районах с наружной температурой – 38^оС, по схеме д, ж – овощехранилища, по схеме д, е – картофелехранилища в районах с наружной температурой – -30…- 40 ^оС.

В лукохранилищах стены обычно сплошные кирпичные.

Во всех хранилищах для въезда и выезда транспорта или проведения погрузочно-разгрузочных работ необходимо устанавливать двойные ворота: внутренние решет-

Рис. 3. Схемы воздухораспределения и их отдельные элементы: а – продольная система воздухопровода (1 – магистральный канал, 2 – распределительный канал, 3 – воздухораздающий канал); б – сборный железобетонный воздухораздающий канал; в – деревянный напольный канал.

чатые для проветривания помещений, внешние сплошные утепленные.

При устройстве тамбура в торцевой стене хранилища предусматривают сплошные утепленные ворота, открывающиеся внутрь тамбура. В проеме тамбура устанавливают сплошные и решетчатые ворота, для прохода людей в плоскости ворот устанавливается калитка размером 0,7 х 1,72 м. Ворота должны быть распашными, так как они пропускают меньше холода.

Покрытия накладываются по ребристым плитам типа ПКЖ или по плитам ПНС, укладываемым по железобетонным прогонам; по верху плит устраивается пароизоляция из одного слоя (пергамит на битумной мастике), затем укладывается утеплитель, сверху которого делается цементная стяжка толщиной 15…20 см, затем наматывается кровля в три слоя. Толщина утеплителя при температуре наружного воздуха –20^о, -30, - 40^оС должна составлять не менее 140, 220, 280мм. Уклон кровли

2,5…7,5%.

Рис. 4. Схемы конструкции стен овощехранилищ

Пол может быть бетонным, асфальтовым, асфальто-бетонным, т. е. прочным и огнестойким. Толщина бетонного пола 100…200 мм. Асфальтовый пол укладываются двухслойным, толщиной 40…50мм. Асфальто-бетонный пол изготавливается из плит 40040040 или 20020040.

3 КОМПОНОВКА ПОМЕЩЕНИЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ПРОДУКЦИИ

Продукцию растительного происхождения хранят в таре (ящиках и контейнерах) и россыпью.

При хранении продукции в таре высота штабеля не должна доходить до низа балок не менее чем 0,2 м, а до низа потолочных батарей охлаждения или воздуховодов не менее чем на 0,3 м. В этом случае высоту складирования принимают 5,0 м и более.

При хранении растительной продукции россыпью допустимая высота складирования должна быть: для картофеля, свеклы и брюквы – 5…5,5 м; для моркови, репы, капусты и лука – 2,8 м; для чеснока – 1,5 м.

Высота помещений при хранении россыпью составляет 3,6; 4,8 или 6,0 м. Расстояние между верхом продукции и нижними поверхностями перекрытия должно быть не менее 0,8 м.

Вместимость закромов не должна превышать 100 т при хранении картофеля, свеклы и брюквы; 60 т – моркови, репы и лука;45 т – капусты.

При определении размеров помещений рассчитывают грузовой объем продукции, грузовую и строительную площади.

Грузовой объем продукцииV_гр, м³.

Vгр= m_пр_пр/m_у.в., (1) где m_пр – масса продукции, m;

m_у.в. – удельная вместительность хранилищ, т/м³.

( норму загрузки единицы объем берем из табл.2).

_н – насыпная плотность плодов и овощей, т/м³, вычисляемая по формуле:

(2)

где _ф – физическая плотность продукции, т/м³ (табл. 3);

К_н.р – коэффицент неравномерности геометрических размеров продукции; К_н.р=1,05…1,15.

Таблица 2

Технические характеристики хранилищ в зависимости от вида

продукции и способа хранения.

Вид и способы размещения продукции	Максимальная высота штабеля h,м	Коэффициент использования высоты хранилища и.в.		Удельная вместимость хранилища, mвн, т/м3
1	2	3		4
Картофель:
навалом	4,0	0,834		0,542
в закромах	4,0	8,834		0,465
в контейнерах	5,5	0,934		0,342
Свекла столовая:
в закромах	4,0	0,834		0,443
в контейнерах	5,5	0,930		0,312
Капуста:
Продолжение таблицы 2
1	2		3	4
навалом	2,8		0,778	0,311
в закромах	2,8		0,778	0,264
в контейнерах	5,0		0,834	0,217
Морковь
в закромах	2,8		0,778	0,457
в контейнерах	5,0		0,834	0,216
Яблоки:
в контейнерах	6,0		0,434	0,245
в ящиках	5,2		0,863	0,207

Для продукции, хранящейся в контейнерах, грузовой объем ,м³:

= m_пр/m_нв, (3)

или

= m_к/m_v,

где m_к - вместимость камеры, т;

m_v – норма загрузки единицы грузового объема камеры, т/м³. Для плодов и овощей m_v = 0,33…0,35т/м³.

Таблица 3

Теплофизические характеристики овощей и фруктов

Плоды и овощи	Физическая плотность ф, т/м3	Удельная теплоемкость спр, Кдж/(кгК)	Удельная теплота дыхания при qo,Вт/т темпер.0 оС	Температурный коэффициент скорости дыхания в,1/оС
1	2	3	4	5
Апельсины	0,86	3,81	10,6	0,0733
Вишня, черешня	1,06	3,35	17,3	0,1338
Виноград	1,04	3,70	13,08	0,1277
Груша	1,00	3,81	9,5	0,1675
Картофель	1,08	3,56	10,0	0,0617
Капуста белокачанная	0,73	4,10	14,5	0,0780
Лук репчатый	0,94	3,77	11,0	0,0670
Лимоны	0,87	3,73	11,2	0,0718
Морковь	7,04	3,73	13,9	0,1319
Свекла столовая	1,05	3,83	19,5	0,0720
Смородина черная	1,07	3,60	27,4	0,1903
Сливы	1,07	3,64	18,8	0,1149
Томаты	0,99	3,98	11,0	0,1144
Яблоки	0,88	3,77	12,1	0,0932

Площадь камеры хранения, занятая грузом, м²:

А_гр = V_гр/h, (4)

где h – высота штабеля, м (табл. 2)

Строительная площадь камеры, м²:

= А_гр/К_А, (5)

где К_A – коэффицент использования строительной площади камеры. При ориенти-

ровочных расчетах в камерах с проходами и проездами значение К_А можно принять: от 20 до 100 м² , К_А = 0,65; при от 100 до 400 м² , К_А = 0,7; при 400 м², К_А = 0,8.

Нагрузка на 1 м² грузовой площади камеры хранения, т :

m_А = m_v h, (6)

где m_A для одноэтажных холодильников не превышает 5т/м², для остальных –2...2,5 т/м²;

h – высота штабеля грузов (h = 4,5...5,5 м для одноэтажных холодильников и 3,5...4,5м для остальных).

Площадь холодильника, м²:

А_хол =  /К_хол, (7)

где  - суммарная строительная площадь производственных помещений, м²;

К_хол - коэффицент, учитывающий наличие вспомогательных помещений в изолированном контуре К_хол = 0,7...0,75 для малых, 0,75...0,85 для средних и –0,85...0,9 для больших.

Объем бурта V_б (траншеи V_т), м³ определяют по формулам простейших тел. Объем надземного бурта

V_б = ДШВ/2 (8)

Объем бурта с котлованом:

V_б = ДШВ/2+ДШГ,

г0де Д, Ш, В – длина, ширина и высота бурта; Г – глубина котлована, м.

Аналогично вычисляют размеры траншеи. При объеме буртов вносят поправку на торцевой откос штабеля, который заполнен овощами только наполовину. Поэтому длину бурта, измеренную по основанию, при вычислении объема надземной части уменьшают на 1 м. Кроме того, объем бурта уменьшают на 3...5% за счет объема вентиляционных труб.

4 Тепловой расчет

Для временных хранилищ определяют требуемую величину изоляции для обеспечения близких к оптимальным темературно-влажностных условий.

Тепловой поток, выделяемый фруктами и овощами в процессе дыхания

Ф_дых = m_прq_дых = m_прq_ое^bt, (9)

где m_пр – масса продукта, т;

q_дых – энергия дыхания при температуре ^оС, Вт/т;

q_о – удельная теплота дыхания при температуре 0 ^оС, Вт/т (табл. 3);

b – температурный коэффицент скорости дыхания, 1/ ^оС (табл. 3);

t – температура хранения, ^оС (табл. 1).

Тепловая изоляция бурта, траншеи рассчитывается из условия, что поток теплоты Ф (Вт), выходящий через штабеля наружу, равен притоку теплоты, выделяемой продукцией при дыхании

Ф= А , (10)

где R – термическое сопротивление изоляции, (м²К)/Вт (табл. 4)

А – площадь внешней поверхности укрытия, м²;

t- температура хранения продукции в бурте или траншее, ^оС.

t_н – расчетная температура наружного воздуха, ^оС.

Таблица 4

Значение сопротивлений теплопередачи

R, (м²К)/Вт укрытий хранилищ

Хранилище	Картофель	Морковь	Свекла	Капуста
Бурты	2,87...2,15	-	2,15...1,72	1,72...1,43
Траншеи	2,15...1,72	2,15...1,72	1,72...1,43	-

Толщину отдельных слоев изоляции бурта или траншеи можно рассчитать по формуле

R = R_i+R_н =  +R_н, (11)

где R_н - сопротивление теплоотдачи от наружной поверхности укрытия в окружающую среду, (м²К)/Вт; R_н = 1/_н;

R_i – термическое сопротивление изоляционных слоев в укрытии, (м²К)/Вт;

_i – толщина отдельных слоев укрытия, м;

_i – теплопроводность материалов укрытия, Вт/(м^оС) (табл. 5)

Таблица 5

Среднее значение теплопроводности теплоизоляционных материалов,

используемых для укрытия буртов и траншей

Утеплители	Теплопроводность , Вт/ (мК)	Утеплители	Теплопроводность , Вт/(м К)
1	2	3	4
Солома уплотненная	0,15	Линолеум	0,18...0,23
Опилки деревянные	0,12	Стекло	0,76...0,82
Стружки деревянные	0,06	Фанера	0,18...0,23
Камыш	0,06	Шлакоблок	0,47...0,7
Торф	0,29	Штукатурка цементная	0,98...1,16
Дерево	0,47
Песок	0,65	Цементный раствор	1,0...1,16
Шлак	0,23	Пол земляной	1,0...1,63
Бетон	0,93...1,28	Земля суглинная	3,5
Продолжение таблицы 5
1	2	3	4
Глина плотная	0,93...1,05	Снег рыхлый	0,25
Железобетон	1,4...1,51	Снег плотный	0,82
Земля насыпная	0,7...0,81	Лед	2,10
Известняк	0,93...1,16
Кирпич обожженный	0,58...0,93
Кирпич пористый	0,35...0,47

Для определения _н на наружной поверхности укрытия можно пользоваться выражением

_н = 3+10 , (12)

где u – скорость ветра в данной местности, м/с.

Во избежание подмораживания продукции в зимнее время необходимо, чтобы поверхностная плотность теплового потока, проходящего через укрытия в окружающую среду, не превышала значение теплового потока, вызванного теплотой дыхания

, (13)

откуда R , (14)

где К_доп – коэффицент, учитывающий дополнительные тепловыделения, связанные с микробиологическим разложением органических примесей в насыпи продукции К_доп = 1,2

Для стационарных (капитальных) хранилищ тепловой поток Ф_о, Вт, который необходимо отвести из хранилища в теплый период года, определяют из уравнения

Ф_о = Ф₁+Ф₂+Ф₃+Ф₄+Ф₅+Ф₆, (15)

где Ф₁ – теплоприток через ограждающие конструкции, Вт;

Ф₂ – тепловой поток, отводимый от продукции, Вт;

Ф₃ – теплоприток, обусловленный обменом газовой среды камеры с наружным воздухом через теплоносители в ограждениях, Вт;

Ф₄ – теплоприток эксплуатационный, Вт;

Ф₅ – теплоприток, связанный с искусственным увлажнением газовой среды в камере, Вт;

Ф₆ – теплоприток от оборудования, установленного в хранилище, Вт.

, (16)

где - теплоприток через стены, перегородки и покрытия камеры, Вт;

- теплоприток через пол, Вт;

- теплоприток от солнечной радиации, Вт.

Тепловой поток через ограждающие конструкции находим, суммируя тепловые потоки через отдельные ограждающие конструкции

, (17)

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

R_о – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м²^оС)/Вт.

t_в и t_н – расчетная температура внутреннего и наружного воздуха, ^оС;

_i – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь (табл. 6)

n – коэффицент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху (табл. 7).

Сопротивление теплоотдаче ограждающей конструкции определяем по формуле

R_o = R_в+R_к+R_н, (18)

где R_в и R_н – термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения и теплоотдаче наружной поверхности ограждения, (м²К)/Вт(табл. 8 - 9).

R_к – термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м²К)/Вт, определяемое: однородной стенки (однослойной) – по формуле R_к = /, многослойный – по формуле

R_к = R₁+R₂+…R_n, (19)

где R_1, R_2, R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, (м²К)/Вт.

Таблица 6

Добавочные потери теплоты

Ограждения, через которые происходят добавочные потери теплоты	В долях от основных потерь
1 Для помещений в зданиях любого назначения для наружных вертикальных и наклонных (вертикальная проекция) стен, дверей и окон: а) обращенных на север, восток, северо-восток, северо-запад б) обращенных на юго-восток, запад	0,10 0,05
2 Для общественных, административно-бытовых и производственных зданий при наличии двух наружных стен и более.	0,10
3 Для наружных дверей, не оборудованных воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте здания H: для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;	0,20 H
для двойных дверей с тамбуром; для двойных дверей без тамбура; для одинарных дверей при наличии тамбура без тамбура	0,27 H 0,34 H 0,22 H 1,0 3,0

Таблица 7

Значение коэффицента n в зависимости от положения

наружной поверхности ограждающих конструкций

по отношению к наружному воздуху

Ограждающие конструкции	Коэффициент n
1	2
1 Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом) перекрытия чердачные и над проездами	1,0
2 Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом, перекрытия чердачные (с кровлей из разложенных материалов)	0,90
3 Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	0,75
4 То же, что и в п. 3 при отсутствии световых проемов, расположенных выше уровня земли	0,60
5 Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,40

Таблица 8

Термическое сопротивление тепловосприятия

поверхности ограждения R_в.

Внутренняя поверхность ограждающих конструкций	Rв, (м2К)/Вт
1 Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребр к расстоянию между ними h/а≤0,3	0,115
2 Потолков с выступающими ребрами при h/а›0,3	0,132
3 Зенитных фонарей	0,101

Таблица 9

Термическое сопротивление теплоотдаче

наружной поверхности ограждения R_н

Наружная поверхность ограждения	Rн, (м2К)/Вт
1 Стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями	0,0435
2 Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающимися стенками) подпольями и холодными этажами	0,0588
3 Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемых наружным воздухом	0,0833
4 Перекрытий над не отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли и над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,167

Рис. 5 Разбивка пола по зонам Рис. 6 Разбивка подземной

части наружных стен и полов

по зонам

, (20)

где А₁, А₂, А_3, А₄ – площади соответственно 1, 2, 3, 4 зон полов, м²;

t_в – t_н – расчетная разность температур, ^оС.

R₁ = 2,15; R₂ = 4,3; R₃ = 8,6 и R₄ = 14,2 (м² К)/Вт, сопротивления теплопередаче отдельных зон.

Сопротивление теплопередаче утепленных полов, расположенных на грунте, определяется также для каждой зоны

R_у.п = R_н.п.+ , (21)

где _у.с. и _у.с – толщина, м, и теплопроводность, Вт/(мК) утепленного слоя.

Сопротивление теплопередаче полов, расположенных на лагах,

R_л = R_у.п/0,85 (22)

Для стен и покрытий требуемое сопротивление теплопередачи вычисляют по формуле, (м²К)/Вт

, (23)

где t_в и t_н – температуры соответственно внутри помещения и наружного воздуха, ^оС.

Значение , Вт/м²:

, (24)

где m – коэффицент, учитывающий долю потерь теплоты через подземные части наружных ограждений (рис.7)

Ф_я – явные тепловыделения картофеля и овощей, Вт;

А = А_ст+А_n – площадь надземных стен и покрытий, м² .

Рис. 7 Схемы хранилищ

а) надземное хранилище, m = 0,03…0,5; б) хранилище с обваловкой стен на высоте 0,5…0,7 м, m = 0,08…0,1; в) бурты, траншеи, m = 0,25…0,3.

Явные тепловыделения продукции при оптимальных условиях хранения:

Ф_я = m_хрq_о, (25)

где q_о – удельная теплота дыхания, Вт/т (табл. 3);

m_хр – расчетная вместимость хранилища, т ;

Значение должно отличаться от R_o не более чем на 10%. Если разница между ними превышает 10%, то устанавливают утеплительное покрытие, толщину которого определяют по сопротивлению теплопередачи R_у.п из соотношения

, (26)

Термическое сопротивление утеплительного покрытия:

R_у.п = _у.п/_у.п, (26)

где _у.п – толщина, м, и _у.п – теплопроводность, Вт/(мК) покрытия.

Тепловой поток от солнечной радиации через покрытия учитывается в теплый

период года при температуре наружного воздух выше 10 ^оС.

, (27)

где К₁ – поправочный коэффицент, для бесчердачных покрытий К₁ =1; для чердачных = 0,75;

R_п – термическое сопротивление теплопередаче покрытия, (м²К)/Вт;

∆t₁ – эквивалентная разность температур для данной местности, ^оС(для средней полосы России до 2 ^оС).

∆t₂ – эквивалентная разность температур, зависящий от конструкции и цвета наружной поверхности покрытия, ^оС (табл. 10)

Таблица 10

Эквивалентная разность температур, ∆t₂

Северная широта	Цвет кровли
	темный	серый	голубой	белый
45	28,9	-	24,5	18,9
55	27,0	-	22,9	17,9
65	24,6	-	21,1	16,6

Приведенные в табл. 10 значения ∆t₂ относятся к покрытиям средней тяжести, для которых m_п/А_п = 35…270 кг/м².Для массивных покрытий m_п/А_п>270 кг/м² эти значения необходимо уменьшить на 18%; для легких покрытий m_п/А_п<35 кг/м² – увеличить на 15…16%.

Тепловой поток ф2, Вт, отводимый от продуктов:

, (28)

где - тепловой поток, отводимый от фруктов и овощей в процессе охлаждения, Вт;

- поток теплоты, отводимый от тары, Вт;

- поток теплоты, выделяемый овощами и фруктами в процессе дыхания, Вт.

, (29)

где m_пр – масса продукции, кг;

с_пр – теплоемкость продукции, кДж/(кгК) (табл. 3);

Δt – снижение температуры массива продукции за расчетный период, ^оС.

, (30)

где m_тар – масса тары, кг; Можно принять (0,1…0,2) m_пр.

с_тар – удельная теплоемкость тары, кДж/(кгК).

Для металлической тары с_тар =0,46 кДж/(кгК); для планчатой деревянной – 2,6 кДж/(кгК)

, (31)

где q_o – удельная теплота дыхания при ^оС, Вт/т (табл. 3);

b – температурный коэффицент скорости дыхания,1 /^оС, (табл. 3);

t – температура продукции, ^оС.

, (32)

где теплоприток с инфильтрующимся воздухом, Вт;

теплоприток, вызванный воздухообменом в помещении, Вт.

, (33)

где с_воз – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кгК);

- плотность воздуха, кг/м³;

V_инф – объем инфильтрующего воздуха, м³/с.

При отсутствии необходимых расчетных данных можно принять значение .

, (34)

где К – кратность воздухообмена (К = 2…6)

V – строительный объем вентилируемого помещения, м³;

h_н и h_в – удельные энтальпии, соответственно, наружного воздуха и воздуха в помещении, кДж/кг.

Эксплуатационные теплопритоки:

, (35)

где - тепловыделения людей, работающих в хранилище, Вт;

теплопоступления от открытия дверей, освещения, от работающих установок, Вт.

(36)

где n – число людей, работающих в помещении;

300 – тепловыделения одного человека при средней интенсивности работы, Вт.

, (37)

где строительная площадь камеры, м²;

- удельное теплопоступление через двери, Вт/м².

( 6…14Вт/м²). Меньшее значение берут для больших величин площади А_стр.

Теплопоступления от электрического освещения рассчитывают по формуле:

(38)

или

(39)

где удельный теплоприток от электрического освещения, Вт/м²(q 4,5 Вт/м²);

N_ос – фактическая или проектная мощность светильников, Вт.

Теплопоступления от работающих вентиляторов;

(40)

где N_е – мощность электродвигателя вентилятора, кВт;

n – число вентиляторов;

_эл – КПД электродвигателя.

Теплоприток Ф₅, связанный с искусственным увлажнением газовой среды в

камере из-за его незначительности считается равным нулю. Ф₅ = 0;

Теплоприток от установленного оборудования в хранилище Ф₆ рассчитывают

по методике, изложенной в /Л.1/ /стр. 258/.

Для холодного периода тепловой поток, Вт, необходимый для отопления

помещений:

(41)

где Ф_о , Ф_в, Ф_пр, Ф_мо – тепловые потоки соответственно:

теряемый через ограждающие конструкции; уносимый вентилируемым воздухом; выделяемый продукцией и средствами местного обогрева, Вт;

q_от – удельная отопительная характеристика, Вт/(м³:К) (для современных овощехранилищq_от = 0,8…1,4);

V_н – объем помещения по наружному обмеру, м³;

V_t – минимально допустимый воздухообмен, м³/ч;

_в – плотность воздуха при температуре t_e , кг/м³;

с_в – удельная массовая теплоемкость воздуха (с_в =1,0 );

t_в и t_н – температура внутри помещения и расчетная наружная температура, ^оС;

N_эм. – суммарная мощность средств технического обогрева, кВт.

Ф_пр определяем по формуле (9) или (31)

Мощность электроотопительных установок, кВт: для систем прямого

электрообогрева

, (42)

для систем косвенного обогрева

, (43)

где _э.у – к.п.д установок (_э.у = 0,9…0,95)

К_п – коэффицент преобразования энергии.

Расход воздуха, м³/с при активном вентилилировании определяем по формуле

m_пр, (44)

где С_пр – массовая теплоемкость продукта, кДж/(кгК);

С_р – удельная массовая теплоемкость воздуха, кДж/(кгК);

m_пр – масса продукции, т;

_ф – время выделения физиологической теплоты, с;

_ф – коэффицент, учитывающий физиологическую теплоту (теплоту дыхания),

выделяемую продукцией;

_ф = 1+q_ф_Ф/(10³С_пр(t₁ - t₂), (45)

где q_ф – общая физиологическая теплота, выделяемая продукцией за данную фазу

охлаждения, Вт/т;

q_ф = (46)

значения q_o и b приведены в таблице 3

_p = _c/24 – коэффициент рабочего времени вентиляторов (_с – среднее число

часов работы вентиляторов в сутки);

 - коэффициент, учитывающий тепловой эффект испарительного

охлаждения продукции;

 - плотность воздуха при средней температуре t_n приточного воздуха в

данной фазе охлаждения, кг/м³;

t₁ и t₂ – начальная и конечная для данной фазы температура охлаждаемой

продукции, ^оС. Значения t₁ и t приведены в таблице 11.

Таблица 11

Условия охлаждения плодоовощной продукции

Продукция	Расчетная зимняя температура наружного воздуха tн, оС		Расчетная температура охлаждаемой продукции		Начало охлаждения	Продолжительность периода охлаждения , сут.
			t1, оС	t2, оС
Картофель	-20		20	4	20.10	42
	-30		15	4	10.10	32
	-40		15	4	30.09	31
Корнеплоды	-20		15	1	05.11	16
	-30		10	1	10.10	16
		-40	10	1	15.09	16
Капуста		-20	15	0	10.11	16
		-30	10	0	15.10	16
		-40	10	0	20.09	17
Лук репчатый		-20	23	-2	01.10	15
		-30	18	-2	15.09	16
		-40	18	-2	01.09	15

_gm – коэффициент, учитывающий дополнительные источники теплоты,

и определяемый по формуле

_gm = 1+ , (47)

где К_о – средневзвешенный коэффициент теплопередачи через ограждения,

Вт/(м²к);

А_о- приведенная удельная площадь поверхности ограждения, м²/т;

_о – коэффициент теплопритоков через ограждения, _о = 0,65 при активном

вентилировании и _о = 0,92 при общеобменной вентиляции;

t_н.ср – средняя температура наружного воздуха за данную фазу охлаждения, ^оС;

q_m – удельная масса тары, кг/т;

с_т – теплоемкость тары, кДж/(кгК) (для планчатой деревянной тары с_т = 2,6

кДж /(кгК), для металлической с_т = 0,46 кДж/(кгК).

Средневзвешенный коэффициент теплопередачи через наружные стены, покрытия и пол хранилища

К_о = (К_стА_ст+К_покА_пок_п)/А_о, (48)

где К_ст и К_пок – коэффициенты теплопередачи, соответственно через наружные

стены и покрытия, Вт/(м²К), (таблица12).

А_ст и А_пок – удельные площади поверхностей стен и покрытия, м²/т;

_п – коэффициент, учитывающий теплопередачу через пол(для хранилищ

внутренней ширины 18 м при общеобменной вентиляции _п = 1,65, при

активной – _п = 0,75);

А_о – приведенная удельная площадь поверхности всех ограждений хранилища

А_о = (2(В+L)(h/_и.в) +BLЕ_н)/М, (49)

где B и L - ширина и длина хранилища, м;

h – максимальная высота штабеля, м;

_и.в – коэффициент использования высоты хранилища (табл. 2);

М – полная вместимость хранилища, т;

М = BLHm_в.н, (50)

где H – высота хранилища, м;

m_в.н. – удельная вместимость хранилища, т/м³.

Таблица 12

Коэффициенты теплопередачи через наружные стены и покрытия

Ограждения	Коэффициенты теплопередачи ограждений хранилищ Вт/(м2К), при среднегодовой температуре наружного воздуха, оС.
	0 и ниже	1…8	9 и выше
Наружные стены
Покрытия

Примечание. В числителе данные для внутренней температуры 0 ^оС, в знаменателе – для температуры 4 ^оС.

Температура приточного воздуха с учетом подогрева в вентиляторе и воздуховодах определяют по формуле

, (51)

где t^'_н.ср. - средняя температура наружного воздуха за время работы вентилятора,

^оС.

Температура подогрева воздуха в вентиляторе

, (52)

где P - полное давление, развиваемое вентилятором, Па;

 - к.п.д. вентилятора.

Температура подогрева воздуха в воздуховоде за счет теплопритоков от грунта

∆t₂ = 2,8q_г/V_t, (53)

где V_t можно найти по формуле 44 или принять по таблице 13.

Таблица 13

Удельная подача вентилирующего воздуха V_t, м³/(чт)

Расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн оС.	Продукция
	Картофель, морковь, свекла	Капуста	Лук
до –2 оС	50…70	100	200
до – 20…-30 оС	20…30	50	50

Удельный приток теплоты от грунта, Вт/т.

, (54)

где h_ср – средний поперечный размер воздуховода, м;

l – длина воздуховода, м;

t₂ – средняя температура грунта за данную фазу охлаждения, ^оС;

m_пр – масса продукции, вентилируемая через данный воздуховод

вентиляционный системы, т;

u = V_tm_пр/3600h - скорость воздуха, м/с.

Коэффициент, учитывающий теплоту, выделяемую при испарении влаги из охлаждаемой продукции

 = 1/(1-r/_к), (55)

где r – теплота испарения, кДж/кг;

_к = Ф_к/W_к – тепловлажностная характеристика процесса; Ф – тепловой поток,

воспринимаемый воздухом при прохождении массы продукции, Вт; W – масса

влаги, переходящий в вентилируемый воздух, кг/с.

При температуре приточного воздуха от –2 до +13 ^оС

 = (41,6 – t_n)/(24,4 – t_n) (56)

5 Расчет влагообмена в хранилищах

Уравнение баланса влаги составляют отдельно для каждой камеры

W₀ = W₁+ W₂ + W₃, (57)

где W₀ – влага, отводимая в воздухоохладителях, кг/ч;

W₁ – влаговыделение от продуктов, кг/ч;

W₂ и W₃ – влагоприток соответственно от увлажняющей установки и

установки регулирования газовой среды, кг/ч.

W₂ = W₀ – W₁ – W₃ (58)

Влагу, отводимую в воздухоохладителе W₀ вычисляют с помощью Н,d диаграммы влажного воздуха:

W₀ = m_в(d₁ – d₂)10^-3, (59)

где m_в – массовый расход воздуха через воздухоохладитель, кг/ч;

d₁ и d₂ – начальное и конечное влагосодержание воздуха на входе и при выходе из воздухоохладителя, г/кгсв.;

Количество влаги, выделяемой продуктами при хранении, кг/ч

W₁ = m_прq_w/1000, (60)

где m_пр – масса продуктов, хранимых в камере, т

q_w – среднее влаговыделение, г/(тч) таблица 14.

При W₁0 газовую среду в помещении необходимо искусственно увлажнить, а при W₁0 – осушить.

Таблица 14

Расчетные тепловлаговыделения картофеля и овощей

Продукция	Средний геометрический размер (диаметр) элемента насыпи, м	Периоды
		лечебный		охлаждение		хранение
		явные тепловыделения, Вт/т	влаговыделения, г/(тч)	явные тепловыделения, Вт/т	влаговыделения, г/(тч)	явные тепловыделения, Вт/т	влаговыделения, г/(тч)
1	2	3	4	5	6	7	8
Картофель	0,04	18,35	16,8	14,0	12,0	6,6	4,9
Капуста	0,18	-	-	17,2	33,1	6,1	13,3
Свекла	-	-	-	-	-	-	-
Редька, Брюква	-	-	-	11,2	12,5	5,6	6,2
Лук	0,05	18,35	20	12,1	13,5	5,6	6,2
Морковь	0,035	-	-	21,5	23,9	6,4	7,2

Необходимость в увлажнении воздуха можно определить, используя соотношение тепло- и влаговыделений в камере _к, кДж/кг

_к = , (61)

где H_к и d_к – энтальпия ,Дж/кг и влагосодержание воздуха, г/кг с. в. в камере;

Н_в и d_в – энтальпия, Дж/кг и влагосодержание воздуха, г/кг с. в., подаваемого в камеру.

Возможные значения _к, приведенные на рис.8 в области У, указывают на необходимость увлажнения воздуха, в области зоны П – на потребность в осушении. Число увлажнителей и форсунок для распыла воды определяют по формуле

n_у.в = КW/W_у.в, (62)

где К =1,1…1,2 коэффициент запаса;

W – необходимое количество воды для увлажнения воздуха в камере, кг;

W_у.е. – производительность увлажнителей или форсунок, кг/с. (табл. 15);

Рис. 8 Значения _к и _о в зависимости от

температуры воздуха в камере

Таблица 15

Основные технические данные увлажнителей

Тип	Производительность Wу.в, кг/с	Потребляемая мощность, кВт
Дисковые:
ДУ – 1	0,410-3	0,05
ДУ – 2	0,9710-3	0,075
ДУ – 3	3,010-3	0,10
ВДУ – 6	1,110-3	0,08
Паровые терморадиационные
УТ – 2	0,6110-3	2,0
УТ – 3	0,9210-3	3,0
УТ – 4	1,2210-3	4,0
УТ – 6	1,8310-3	6,0
УТ – 9	2,7810-3	9,0
Паровые УПК	(0,56…20)10-3	2,0

Таблица 16

Основные технические данные форсунок, применяемых

для увлажнения воздуха

Производительность одной форсунки, кг/с	Избыточное давление, КПД		Количество сжатого воздуха, м3 /с
	воды	сжатого воздуха
Пневматические
0,7510-3	175	170	0,510-3
0,8310-3	175	170	0,5110-3
7,2510-3	175	170	0,6110-3
1,6710-3	190	170	0,6910-3
2,0810-3	200	175	0,9410-3
Механические форсунки мелкодисперсного распыливания воды 1Б – 06
2,810-3	3,510-3	-	-
Форсунки для камер орошения ШФ – 5/9
0,036…0,14	2…20	-	-
Форсунки угловые центробежные УЦ 14 – 10х15
0,72…0,99	50…90	-	-
УЦ 6 – 5,5х5,5
0,13…0,24	100…300	-	-

6 Расчет систем вентиляции хранилищ

Температурно-влажностный режим в хранилищах можно регулировать раз-

личными способами: естественной или принудительной вентиляцией с естественным или искусственным охлаждением § 11.5 Л.2 и § 27.4 [Л.1].

Естественная вентиляция применяется только в хранилищах небольшой вместимости. В хранилищах средней и большой вместимости применяют принудительную вентиляцию (рис. 9).

Рис.9 Схемы системы вентиляции в лукохранилище: 1-вентилятор; 2-вытяжная шахта; 3-закром; 4-вытяжной вентилятор; 5,7-шиберы; 6-вентилятор без калорифера; 9-воздухораздающий канал; 10-магистральный канал; 11-отопительно-рециркуляционный агрегат.

В таких хранилищах продукцию размещают в ящиках или контейнерах. При закрытом способе хранения применяют активное вентилирование. При этом способе вентилирования подаваемый в хранилище воздух нагнетается через массу продукции, равномерно омывая каждый ее экземпляр (рис.10).

Площади поперечного сечения магистральных и распределительных вентиляционных каналов, м²:

(63)

где V_t – расход воздуха через канал, м³/ч;

U – скорость воздуха в канале, м/с.

Площадь сечения в конце воздуховода принимают равной 0,6 площади его сечения в канале, высота остается постоянной.

Рис.10 Закромное хранилище с активной вентиляцией;

При естественной вентиляции скорость движения воздуха в канале можно рассчитать по формуле

(64)

где h – высота канала, м; Т_вн – температура воздуха внутри канала, К; Т_н – температура воздуха внутри помещения

При активном вентилировании скорость воздуха u_в в главном канале 8..10 м/с, а в боковых 4..5 м/с. При этом боковые каналы размещают через каждые 1,2..2 м, а щели в них – через 0,5..0,8 м.

Диаметр раздающих каналов (труб) рассчитывают по формуле

(65)

где u_ - скорость истечения воздуха через раздающий участок, м/с;

n – число раздающих каналов (труб), шт;

V_t – расход воздуха через раздающий участок, м³/с;

При активном вентилировании определяют: длину магистрального канала, м.

l_м.к. = V_пр/hb, (66)

где V_пр – объем продукции, м³; h – высота бурта, м;

b – ширина хранилища, м;

длину бокового канала, м:

l_{бок. к} = b/К_о – B_м.к, (67)

где В_м.к. – ширина магистрального канала, м;

К_о – коэффициент, учитывающий расположение отверстий и равный 1 или 2 (соответственно при расположении отверстий на одной или двух сторонах воздуховода);

число боковых каналов:

n_бок.к. = l_м.к./l_в, (68)

где l_в – расстояние между воздуховодами (l_в = 2…2,5);

Объемный расход воздуха через боковые каналы, м³/ч:

V_{tбок. к.} = V_tм.к./(К_оn_бок), (69)

где V_tм.к. – расход воздуха через магистральный канал, м³/ч

Методика определения потерь давления и местных сопротивлений и подбора вентилятора изложена в литературе /Л.1//1//стр. 295…301/.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Драганов Б. Х., Кузнецов А. В., Рудобашта С. П. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве/Под ред. Б. Х. Драганова. – М.: Агропромиздат, 1990. – 463с.

2. Захаров А. А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. – М.: Агропромиздат, 1986. – 287 с.

3. Захаров А. А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1995. – 176 с.

4. Ильюхин М. С. Теплоснабжение отраслей АПК. – М.: Агропромиздат, 1990. – 175 с.

5. Гулько Т. В., Крутасов В. Д., Ярина Т. В.( Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по теме Проектирование хранилищ для сельскохозяйственной продукции") - Челябинск: Челябинский государственный агроинженерный университет, 1991. – 40 с.

6. Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве/Драганов Б. Х., Ковалев С. А., Лазаренко В. А. и др.; Под ред. Б.Х. Драганова Б. Х. – М.: Агропромиздат, 1991. – 176 с.

7. СН и П 2.05.05 – 86. Отопление, вентиляция и кондиционирование /Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. – 59 с.

8. СН и П 2.01.01 – 82. Строительная климатология и геофизика/Госстрой СССР. –М.: Стройиздат, 1983. – 381 с.

9. СН и П11-3-79^*. Строительная теплотехника/Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998. – 29 с.

10. Тепло- и водоснабжение сельского хозяйства/С.П. Рудобашта, Н. Н.Барановский, Б. Х. Драганов и др./ Под ред. С. П. Рудобашта. – М.: Колос, 1997. – 509 с.

№ _______________ года

Подписано в печать ___.__________._____.

Формат 60х84. Бумага типографическая

Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. _____. Усл. изд. л. ____

Тираж 100 экз. Заказ № ____

Издательство Башкирского государственного аграрного университета

Типография Башкирского государственного аграрного университета

Адрес издательства и типографии: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, 34

36

2

35

3

34

4

33

5

32

6

31

7

30

8

29

9

28

10

27

11

26

12

25

13

24

14

23

15

22

16

21

17

20

18

19