Совершенствование технологического оборудования для хранения молочной продукции в ОНО ОПХ «1 Мая» городского округа Саранск

Терехин Никита Игоревич

Совершенствование технологического оборудования для хранения молочной продукции в ОНО ОПХ «1 Мая» городского округа Саранск

Бакалаврская работа

Сельское и лесное хозяйство

Дипломы

Вуз: Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

ID: 5d9f40647966e10551908114

UUID: 5b4c23f0-cd98-0137-f2c9-525400005860

Язык: Русский

Опубликовано: больше 4 лет назад

Просмотры: 7

Терехин Никита Игоревич

Источник: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва"

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 5,0 МБ

Поделиться работой

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 6 1 Технико-экономическое обоснование 7 1.1 Описание и анализ предприятия ОНО ОПХ «1 Мая» 7 1.2 Анализ способов охлаждения помещений 16 1.3 Системы охлаждения 21 1.4 Рабочие тела для холодильной установки 29 1.5 Технико-экономического обоснование 30 2 Конструкторская часть 37 2.1 Калорический расчет 37 2.2 Выбор расчетного режима. Расчет холодильного цикла 65 2.3 Тепловой расчет и выбор компрессора 69 2.4 Тепловой конструктивный расчет узла конденсации 75 2.5 Тепловой конструктивный расчет испарительной системы 84 2.6 Расчет выбора вспомогательного оборудования 86 2.7 Описание спроектированного варианта 89 3 Автоматическое регулирование температурного режима камер холодильника 91 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 96 Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 5

ВВЕДЕНИЕ Последнее время наблюдается ускоренное развитие сети предприятий торговли и общественного питания, в частности, увеличение количества магазинов с прогрессивной формой торговли - самообслуживанием, создание крупных заготовочных фабрик по выпуску полуфабрикатов и продукции высокой степени готовности и централизованное снабжение ими предприятий общественного питания, расширение специализированных предприятий быстрого обслуживания. В связи с этим резко возрастает потребность в холодильном оборудовании для кратковременного хранения и реализации пищевых продуктов, к нему предъявляются дополнительные требования, обусловленные внедрением индустриальных технологий прогрессивных форм товародвижения и реализации продукции. Вместе с тем общий уровень развития холодильной техники в нашей стране отстает от современных требований и уровня, достигнутого в развитых странах. Периоды застоя и перестройки отразились и на состоянии холодильного хозяйства, которое нуждается в коренном переоборудовании, направленном на ускорение научно-технического прогресса в этой области. В настоящем проекте разработана холодильная камера для хранения молочных продуктов. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 6

1 Технико-экономическое обоснование 1.1 Описание и анализ предприятия ОНО ОПХ «1 Мая» Федеральное государственное унитарное предприятие «1 Мая» (далее Предприятие) является правопреемником Опытно-производственного хозяйства «1 Мая», Мордовской государственной республиканской сельскохозяйственной опытной станции, созданного в соответствии с приказом Минсельхоза РСФСР от 8 февраля 1979 г. № 180 в результате преобразования колхозов «1мая» и «17 партсъезда» Кочкуровского района Мордовской АССР. Согласно постановлению Совета Министров РСФСР от 17 января 1979 года № 38 Мордовская государственная республиканская сельскохозяйственная опытная станция с сетью опытно-производственных хозяйств передана из ведения Министерства сельского хозяйства РСФСР в непосредственное подчинение Отделения ВАСХНИЛ по Нечернозёмной зоне РСФСР. Указом Президента Российской Федерации от 30 января 1992 г. № 84 «О Российской академии сельскохозяйственных наук» на базе Российской академии сельскохозяйственных наук и Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук создана единая Российская академия сельскохозяйственных наук, которой передано Предприятие. В соответствии с Федеральным законом от 27 сентября 2013 г. № 253-ФЗ «О Российской академии наук, реорганизации государственных академий наук и внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» и распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 декабря 2013 г. № 2591-р Предприятие передано в ведение Федерального агентства научных организаций (далее – ФАНО России). Основные виды деятельности: Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 7

- организация и обеспечение выполнения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, предусмотренных тематическими планами Института; - организация инновационной и внедренческой деятельности в области сельского хозяйства; обеспечение роста урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур в зоне рискованного земледелия, продуктивности животных, увеличение производства продукции, снижение её себестоимости, повышение рентабельности производства; изучение, разработка и внедрение новых управленческих и организационных систем в сельскохозяйственную практику; - разведение, выращивание и реализация животных; - производство, переработка, хранение и реализация сельскохозяйственной продукции; - производство и реализация элитных семян и зерновых культур. Фирменное наименование Предприятия: полное - федеральное государственное унитарное предприятие «1 Мая»; сокращённое - ФГУП «1 Мая». Предприятие является коммерческой организацией. Предприятие является опытно-производственной (экспериментальной) базой Федерального государственного бюджетного научного учреждения Мордовского научно-исследовательского института сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (далее - Институт), а также иных учреждений, подведомственных ФАНО России, в соответствии с программой деятельности Предприятия и стратегией развития Предприятия. Отрасль – сельское хозяйство. Место нахождения (юридический, почтовый адрес) предприятия: Российская Федерация, 430905, Республика Мордовия, г. Саранск, с. Горяйновка, ул. Орлова, д. 5в. Адрес электронной почты, контактный телефон: fgup1maj@mail. ru (88342) 25-95-20; 25-95-11. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 8

ИНН 1328028552; КПП 132801001; ОГРН 1021301118695. Присвоенные коды статистики: Коды статистики: ОКПО – 05373255, ОКАТО - 89401907001, ОКТМО - 89701000106, ОКОГУ – 1330612, ОКФС – 12, ОКОПФ - 15241. Штатная и фактическая численность по состоянию на 01.09.2018г: 125 единиц, фактическая численность 115 человек. Наличие представительств и филиалов Предприятие не имеет. Юридические лица, учредителем которых является организация – отсутствуют. Должностные лица - Врио директора Иванов Юрий Максимович, действующий на основании приказа ФАНО России от 13 июня 2017 г. № 513 п/о; - главный бухгалтер – Ядрова Нина Владимировна, действующая на основании приказа Предприятия от 23 августа 2003 г. № 82. Статус организации – ФГУП. Размер уставного фонда Предприятия составляет 500 000 рублей. Географическое расположение, характеристика климатических и почвенных условий. Землепользование ФГУП «1 Мая» расположено в юго-восточной части Октябрьского района г. Саранска Республики Мордовия. Границы земельного массива предприятия объединяют 5 поселений: Грибоедово, Ивановка, Горяйновка, Танеевка, Напольная Тавла. Центральным населенным пунктом является с. Горяйновка. Расстояние до республиканского центра и ближайшей железнодорожной станции г. Саранска составляет 15 км. По своему географическому положению территория хозяйства входит в зону лесостепи с умеренно-континентальным климатом. Характеризуется сравнительно жарким летом, морозной зимой и устойчивым снежным покровом. Среднегодовая температура воздуха составляет +3,70 С. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 9

Наиболее холодным периодом зимы является обычно вторая половина января и первая половина февраля. Самая низкая температура воздуха в среднем за месяц -12,100С. Абсолютный минимум температуры воздуха достигает -420С. Самый теплый месяц - июль, с температурой воздуха +200 С. Максимальная температура воздуха в отдельные годы повышается до 35-370 С. Продолжительность теплового периода со среднесуточной температурой выше 00С составляет 213 дней. Холодный период продолжается 152 дня. В целом территория относится к зоне неустойчивого увлажнения, для нее характерны как годы и сезоны с достаточным, иногда избыточным увлажнением, так и засушливым. Вегетационный период растений начинается при температуре воздуха +5°С и продолжается 175-180 дней, что позволяет выращивать большое количество зерновых, зернобобовых, кормовых культур, а также многолетних трав. Начинается этот период с 16-18 апреля и заканчивается 10-13 октября. Активный рост большинства сельскохозяйственных культур начинается при высоких температурах (+10°С и выше). Продолжительность периода с температурой выше +10°С составляет 139 дней (с 6 мая-22 сентября), отклоняясь в отдельные годы от 120 до 160 дней. От продолжительности этого периода, обеспеченности его теплом и влагой зависит рост и развитие посевов, степень вызревания сельскохозяйственных культур и их урожайность. Агроклиматические условия обязывают проводить полевые работы в сжатые сроки и на высоком агротехническом уровне. И хотя в целом агроклиматические условия хозяйства носят изменчивый характер, но в обычные годы являются достаточно благоприятными для выращивания зерновых культур. По рельефу территория представляет собой слабоволнистую равнину. Господствующими элементами рельефа являются слабопологие склоны водораздела. Гидрографическая сеть на территории землепользования представлена рекой Тавла, небольшой речкой Атемарка и ручьями по дну оврагов. Естественная травянистая растительность сохранилась по склонам оврагов. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 10

Почвы хозяйства представлены серыми, темно-серыми лесными расположенных на слабоволнистой равнине и черноземами различного механического состава занимающие равнины и пологие склоны. Отсюда можно сделать вывод, что в целом местоположение предприятия, почвенно-климатические условия в хозяйстве благоприятны для развития сельскохозяйственного производства, характерного для данного региона. Таблица 1.1. - Структура земельных угодий ФГУП «1Мая», га Показатель 2016 г. 2017 г. 2018 г. 2018 в % к 2016 Общая земельная площадь 6499 6499 6499 100 В т.ч. с-х угодья, из них: 6048 6048 6048 100 пашня 5190 5190 5190 100 сенокосы 45 45 45 100 пастбища 813 813 813 100 12 12 100 в т.ч. улучшенные пастбища 12 Лесные массивы 77 77 77 100 Древесно-кустарниковые 98 98 98 100 Пруды и водоемы 14 14 14 100 Приусадебные участки 37 37 37 100 Прочие земли 225 225 225 100 Удельный вес с.-х. угодий в 93,1 93,1 93,1 100 79,9 79,9 79,9 100 пастбища 12,5 12,5 12,5 100 сенокосы 0,79 0,79 0,79 100 растения общей площади, % В том числе: пашня Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 11

Таблица 1.2 - Основные показатели финансово-хозяйственной деятельности ФГУП «1 Мая» 2016-2018 гг. Показатели Ед. изм. 2016 г. 2017 г. 2018 г. Растениеводство Площадь посевов, всего га 4400 4550 4550 га 1950 1850 1950 85 88 88 ц/га 22,7 25,2 27,0 зерна (бункерный вес) т 4422 4663 5259 зерна (в весе ПД) т 3944 4122 4788 Реализовано зерна - всего т 2146 3290 3673 Произведено семян - всего т 2334 2067 2195 Реализовано семян т 727 1559 1201 Цена реализации 1ц зерна руб. 1214 1246 1117 Внесено мин. удобрений физ.в.т/ 205/ 302/ 212/ т д.в. 69,7 103 74,8 кг д.в. 22 25,6 21,5 сена т 275 340 270 сенаж т 4375 3700 6100 силос т 4210 13350 4725 ц к.ед 35394 42450 35378 ц к.ед 38,8 47,2 39 зерна р. 860 893 789 сена р. 80 156 97 в т.ч. зерновых культур Удельный вес посевов в площади % пашни Урожайность зерновых Производство в т.ч. на 1 га посевов Производство Заготовлено кормов в т.ч. на 1 усл. гол. Себестоимость 1 ц продукции Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 12

сенажа р. 82 99 89 силоса р. 77 66 63 тыс.р. 26051 41036 41025 тыс.р. 26046 41009 41025 прод. тыс.р. 19219 30367 32681 тыс.р. 19216 30367 32671 6832 10642 8344 6830 10642 8354 36 35 26 36 35 26 гол. 1212 1208 1222 гол. 450 450 450 молоко т 3381 3435 3672 мясо КРС (в жив. в.) всего т 126 133 131 т 3050 3265 3451 т 108 123 112 молоко р. 1725 1741 1776 мяса КРС р. 6419 7849 8135 р. 1345,5 1296,6 1316 Выручка от реал-ии прод. раст-ва в т.ч. зерно Себестоимость рализ-ой раст-ва в т.ч. зерно Прибыль (+), убыток (-) от реал-ии тыс.р. продукции растениеводства в т.ч. зерно тыс.р. Рентабельность от реализованной % продукции растениеводства в т.ч. зерно % Животноводство Поголовье скота КРС в т.ч. коров Производство Реализовано: молоко мясо КРС в жив. весе Цена реализации 1ц по видам Себестоимость 1 ц продукции молоко Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 13

привес КРС р. 12190 11863 11956 надой на 1 фур. корову кг 7513 7633 8160 среднесуточный привес КРС гр 423 456 420 приплод телят - всего гол. 477 451 452 выход телят на 100 коров гол. 93 91 91 гол. - 1 - 59548 66486 70394 тыс.р. 52615 56833 61283 тыс.р. 6933 9653 9111 56560 60644 66268 тыс.р. 40217 42334 49525 тыс.р. 14365 18310 16743 2988 5842 4126 тыс.р. 12398 14499 11758 тыс.р. -7432 -8657 -7632 5 10 6 молоко 31 34 24 привес -52 -47 -46 117747 129975 132124 тыс.р. 45948 56529 49498 тыс.р. 71799 73446 82626 121 120 115 120 120 115 Продуктивность Падеж крупно-рогатого скота Выручка от реал-ии прод. живот-ва тыс.р. в т.ч. молоко мясо КРС в жив. весе Себестоимость реализованной тыс.р. продукции животноводства в т.ч. молоко мясо КРС в жив. весе Прибыль (+), убыток (-) от реал-ии тыс.р. продукции живодноводства в т.ч. молоко мясо Рентабельность от реал-ии прод. % жив-ва. Экономические показатели Стоимость валовой продукциии с/х тыс.р. в т.ч. растеневодство животноводство Среднегодовая численность работ- чел ников в т.ч.: занятых в с/х производстве чел Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 14

Фонд заработной платы - всего т/р. Среднемесячная зарплата 1 работ- р. 21872 22656 24034 15063 15733 17416 973 1083 1149 ника Производительность труда на 1 т/р. чел. Стоимость основных средств т/руб 82891 84646 80382 Наличие на конец года: тракторов шт 19 19 19 зерноуборочных комбайнов шт 7 7 7 грузовых автомобилей шт 12 12 12 Нагрузка: на 1 трактор пашни га 273 273 273 на 1 зерноубор. комбаин зерно- га 278 278 278 вых Расход эл. энергии-всего тыс/кВт 925 862 т/р. 4469 4670 5404 Расход ГСМ т/р. 10680 11744 10701 Расход з/частей т/р. 5700 6200 5918 89297 109190 114224 тыс.р. 78868 98404 101738 Финансовый результат от реализа- тыс.р. 10429 10786 12486 357 537 713 0,4 0,5 0,6 12 17 Финансовые показатели Выручка от реализации продукции тыс.р. и услуг Себестоимость реал. пр-ции. ции с/х продукии и услуг Финансовый результат-прибыль в тыс.р. целом от хозяйствнной деятельности (по балансу) Рентабельность хозяйственной % деятельности в целом (по балансу) Рентабельность от реализации % продукции и услуг Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 15

1.2 Анализ способов охлаждения помещений Для поддержания в охлаждаемых помещениях требуемых параметров воздушной среды (температуры и относительной влажности) в них устанавливают теплообменные аппараты, представляющие собой составную часть холодильной машины. Эти теплообменные аппараты, называемые камерными приборами охлаждения, предназначены для отвода теплоты из охлаждаемых помещений и передачи ее охлаждающей среде, циркулирующей в приборах охлаждения. Способы охлаждения в зависимости от вида охлаждающей среды подразделяются на два вида (рисунок 1.1): непосредственный способ охлаждения; способ охлаждения с помощью хладоносителя. При непосредственном способе охлаждения теплота отводится из охлаждаемых помещений с помощью кипящего хладагента. Охлаждающие приборы располагаются непосредственно в помещениях и служат испарителями холодильной установки. При охлаждении хладоносителем теплота отводится из охлаждаемых помещений с помощью промежуточной среды (хладоносителя), которая передает эту теплоту кипящему хладагенту, находящемуся в испарителе холодильной установки. В камерных приборах охлаждения хладоноситель нагревается за счет отвода теплоты из охлаждаемого помещения. Способ охлаждения хладоносителем иногда называют рассольным из-за применения наиболее распространенных хладоносителей - водных растворов солей (растворов). Но это не всегда справедливо, так как для создания низких температур можно использовать органические соединения (например, этиленгликоль), а для температур выше 0 °С - воду. Применение того или иного способа охлаждения обусловливается его технико-экономическими показателями, а также особенностями, влияющими на технологический процесс. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 16

Во-первых, непосредственный способ охлаждения проще по технологическому оборудованию, так как в нем отсутствуют испаритель для охлаждения хладоносителя И и насос HP, обеспечивающий его циркуляцию (см. рисунок 1.1). Рисунок 1.1 - Способы охлаждения помещений: а - непосредственный; б - способ охлаждения хладоносителем Вследствие этого для создания установки, в которой реализован непосредственный способ охлаждения, требуются меньшие первоначальные (капитальные) затраты по сравнению с затратами на установку с хладоносителем. Кроме того, применяемые в настоящее время хладагенты не взаимодействуют с черными металлами, а большинство хладоносителей (вода, рассолы), несмотря на использование веществ, замедляющих коррозию, активны по отношению к металлам. Коррозия аппаратов и трубопроводов может существенно сократить долговечность системы с охлаждением хладоносителем. Непосредственный способ охлаждения по сравнению со способом охлаждения хладоносителем связан с необходимостью меньших эксплутационных затрат (расхода электроэнергии). Это объясняется, во-первых, тем, что при одинаковых температурах воздуха в камерах tв непосредственный способ охлаждения осуществляют при более высоких температурах кипения Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 17

, С (1.1) При охлаждении хладоносителем появляется дополнительная разность температур между хладоносителем и кипящим хладагентом в испарителе (обычно в пределах 4...6 К), вызывающая понижение температуры кипения t02, Поэтому , С (1.2) так как С; С, (1.3) где tp - средняя температура хладоносителя. Во-вторых, при охлаждении хладоносителем расходуется электроэнергия на привод насоса HP, а также увеличивается тепловая нагрузка на компрессор, возникающая в результате превращения в теплоту работы насоса и подвода этой теплоты к компрессору. Но непосредственному способу охлаждения присущ и ряд серьезных недостатков. При нарушении плотности соединений в установке возникает опасность попадания хладагента в помещения, где работают люди. Особенно это опасно при использовании токсичных хладагентов (например, аммиака). Недостатками непосредственного способа охлаждения долгое время были трудность распределения жидкого хладагента по приборам охлаждения в соответствии с тепловой нагрузкой при разветвленной системе охлаждения и сложность защиты компрессора от влажного хода. Это связано с тем, что хладагент должен подаваться в приборы охлаждения в соответствии с теплопритоками в помещения, которые изменяются во времени в широком диапазоне, и при ручном регулировании это трудоемкая задача. В результате может произойти переполнение Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 18

приборов охлаждения в одних помещениях и наблюдаться недостаток хладагента в приборах охлаждения других помещений. Переполнение же приборов охлаждения хладагентом служит причиной влажного хода компрессора и может вызвать гидравлический удар. К недостаткам системы непосредственного охлаждения относится также повышенная опасность пожара. При автоматизации процесса регулирования подачи жидкого хладагента в приборы охлаждения это положение несколько упрощается. В настоящее время применяют в основном холодильные установки с непосредственным охлаждением, так как они более экономичны по капитальным и эксплуатационным затратам и более долговечны. Но способ охлаждения хладоносителем еще достаточно широко распространен. Его целесообразно применять в следующих случаях: 1. Когда непосредственный способ охлаждения не может быть использован по условиям техники безопасности для людей, находящихся в охлаждаемых помещениях. 2. При расположении охлаждаемых помещений на расстоянии более 300 м от холодильной установки, так как при непосредственном охлаждении возникают потери давления во всасывающем трубопроводе и компрессор работает с пониженным давлением всасывания. Возникают дополнительные утечки хладагента в соединениях трубопроводов. 3. Когда по условиям технологического процесса необходим непосредственный контакт между хладоносителем и охлаждаемой средой (например, между водой и воздухом в оросительной камере кондиционера). 4. Когда по условиям эксплуатации не удается обеспечить достаточную плотность соединений труб (например, в судовых холодильных установках из-за качки и дифферента судна возникают вибрации и деформации корпуса). 5. Когда на температуру кипения при непосредственном охлаждении оказывает существенное влияние гидростатическое давление столба жидкого хладагента, например в колонках для замораживания грунта в метро. Причем это влияние Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 19

сказывается во фреоновых холодильных установках больше, чем в аммиачных. 6. Когда разветвленную систему при ее большой вместимости необходимо заполнить дорогостоящим хладагентом, например фреоном. 7. Когда утечки хладагента в трубах или аппаратах могут привести к ухудшению качества продукта, например в пластинчатых охладителях молока. 8. Когда резкое повышение тепловой нагрузки может привести к недопустимому повышению давления хладагента в аппарате, например при отводе теплоты химической реакции. В зависимости от способа передачи теплоты от охлаждаемых тел хладагенту или хладоносителю различают два метода охлаждения: контактный и бесконтактный. Каждый метод может быть осуществлен при непосредственном охлаждении и при охлаждении хладоносителем. При контактном методе охлаждения охлаждаемое тело погружают в холодную (при охлаждении хладагентом кипящую) жидкость или орошают ею. Для этих целей широко применяют жидкий азот. Контактное охлаждение в жидком азоте (-195,8 °С) характеризуется быстрой скоростью процесса, простотой технологии, возможностью организации непрерывного процесса. Контактный метод охлаждения эффективен, так как он характеризуется высоким коэффициентом теплоотдачи. Однако контактный метод не всегда можно осуществить из-за возможности взаимодействия обеих сред или недопустимых изменений в охлаждаемом теле. При бесконтактном охлаждении, которое технически осуществить проще, передача теплоты происходит через среду или среды, разделяющие охлаждаемое и охлаждающее тела. Интенсивность процесса теплообмена зависит от термического сопротивления разделяющих сред. Одной из разновидностей бесконтактного охлаждения является метод, при котором охлаждаемый продукт отделен от охлаждающей жидкости теплопроводной твердой средой. Например, в охладителях молока пластинчатого типа охлаждаемое молоко передает теплоту охлаждающей жидкости (рассолу) через металЛист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 20

лическую стенку, во фризерах замораживание смеси мороженого осуществляют кипящим хладагентом также через металлическую среду. Для замораживания субпродуктов в блоках широко используют плиточные морозильные аппараты (роторные), в которых теплообмен между продуктом и охлаждающей средой (хладагентом, рассолом), находящейся в каналах металлических плит, происходит через стенку этих плит и упаковку блока. Другая разновидность бесконтактного охлаждения - передача теплоты от охлаждаемых продуктов к теплообменным аппаратам (внутри которых циркулирует охлаждающая жидкость) через подвижную газообразную среду (чаще всего воздух). Теплота передается в результате конвективного теплообмена воздухом и с помощью лучистого (радиационного) теплообмена, а потому интенсивность в этом случае значительно ниже, так как коэффициент теплоотдачи к воздуху от поверхности охлаждаемых продуктов существенно меньше, чем к охлаждающим жидкостям. Однако этот метод универсален, поскольку таким путем могут охлаждаться тела любой формы, а контакт охлаждаемых продуктов с воздухом практически никогда не бывает противопоказан. Например, таким методом пользуются во всех камерах хранения охлажденных и мороженых продуктов на холодильниках. 1.3 Системы охлаждения Бесконтактное охлаждение в зависимости от способа организации воздухораспределения в охлаждаемых помещениях и типа охлаждающих приборов подразделяется на три вида: батарейное (или тихое), воздушное и смешанное. В соответствии с этим различают батарейную, воздушную и смешанную системы охлаждения. При циркуляции воздуха в охлаждаемом помещении и соприкосновении его с охлаждающими приборами происходит не только его охлаждение, но и осушение. Холодный и осушенный воздух опускается в нижнюю часть камеры и, соЛист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 21

прикасаясь с охлаждаемыми продуктами, отбирает от них теплоту и влагу, что приводит к потере массы обрабатываемых неупакованных продуктов, содержащих влагу. При батарейной системе охлаждения в качестве приборов охлаждения используют батареи (потолочные и пристенные). При данной системе охлаждения возникает свободная конвекция воздуха из-за разностей плотностей воздуха у наружной поверхности приборов охлаждения и у поверхности охлаждаемых тел. При расположении батарей у потолка или наружных стен происходит естественная циркуляция воздуха (рисунок 1.2). Так как у батарей воздух охлаждается и осушается, то он становится более плотным. У поверхности продуктов и стен он становится более теплым и влажным. Под влиянием этих двух факторов создается циркуляция воздуха. Скорость воздуха при батарейной системе охлаждения составляет 0,05...0,15 м/с. При батарейной системе охлаждения из-за малой скорости движения воздуха возникает неравномерность распределения температуры и влажности воздуха по объему камеры. Например, у охлаждающих приборов температура может быть на 3...5 °С ниже, чем при удалении от них. Для обеспечения равномерного распределения параметров воздуха по объему помещения целесообразно применять батареи из гладких труб и размещать их по всей площади ограждений, через которые поступают максимальные теплопритоки. Но возникают трудности при оттаивании инея с поверхности батарей, уменьшается высота штабеля груза. 1 -камера; 2 - пристенные батареи; 3 - потолочные батареи; 4 - штабель продуктов Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 22

Рисунок 1.2 - Циркуляция воздуха при батарейной системе охлаждения На многих холодильниках широко распространены батареи из оребренных труб, которые размещают над грузовым проходом. Они более компактны, чем гладкотрубные. Использование оребренных труб позволяет в 2...2,5 раза сократить расход металла и в 3...4 раза снизить расход труб, а следовательно, на столько же уменьшить вместимость батарей по хладагенту. Но в связи с тем, что значительные поверхности ограждений оказываются не защищенными от теплопритоков, возникает неравномерность распределения температуры по объему камеры. Наличие потолочных батарей в помещениях с положительными температурами воздуха приводит к таянию инея на поверхности батарей и стеканию талой воды на продукты. Поэтому нежелательно применять потолочные батареи в помещениях с t > 0 °С. Так как объем хранения неупакованных продуктов достаточно велик, то разработаны системы охлаждения, позволяющие увеличить относительную влажность воздуха в охлаждаемых помещениях. Одно из таких решений - использование теплозащитной рубашки с естественной или принудительной циркуляцией воздуха. В воздушных продухах (шириной 100... 150 мм) циркулирует воздух с помощью вентилятора, предварительно охлаждаясь во вне- камерных приборах охлаждения. При этом воздух отводит внешние теплопритоки через ограждения. Для отвода внутренних теплопритоков в камере расположены потолочные батареи небольшой теплообменной поверхности. Устройство теплозащитной рубашки связано с необходимостью увеличения капитальных затрат, уменьшает полезный грузовой объем камер, но все это может окупиться сокращением усушки продуктов. Более гибкой и требующей меньших капитальных затрат оказалась система экранирования батарей ледяными экранами в камерах хранения неупакованных мороженых продуктов. Она чем-то напоминает теплозащитную рубашку, выполненную на действующем предприятии. Собирают экраны из деревянных рам, натягивая на них ткань. Экраны устанавливают на расстоянии 400 мм от батарей, и с Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 23

двух сторон на них намораживают слой льда 1...2 см. Благодаря сублимации льда в камере поддерживается высокая относительная влажность воздуха, которая значительно уменьшает усушку неупакованных продуктов. Периодически, по мере необходимости, на экранах восстанавливают слой льда. Чтобы защитить груз от усушки под влиянием теплопритока сверху, штабель покрывают тканью и намораживают лед толщиной 2...3 см. Кроме того, лед насыпают и под штабель для уменьшения влияния теплопритока через пол. Недостаток этой системы - большая трудоемкость при первичном намораживании льда и при его восстановлении. Один из вариантов создания теплозащитной рубашки -панельная система охлаждения. Все ограждения камеры отделяются от внутреннего объема металлическими стенками с приваренными к ним змеевиками приборов охлаждения (панели). Между панелями и ограждениями создается воздушный продух шириной 200 мм. Таким образом, все внешние и внутренние теплопритоки будут отводиться панелями, а температура воздуха в камере близка к температуре кипения хладагента, отсюда относительная влажность воздуха в камере будет приближаться к 100 %. Но у этой системы есть существенные недостатки - большой расход металла на изготовление панелей, а также сложность удаления талой воды при оттаивании панелей со стороны воздушного продуха. Системы воздушного охлаждения в настоящее время наиболее перспективны. При воздушной системе охлаждения в камеру поступает воздух, охлажденный в приборах охлаждения - воздухоохладителях. Охлаждая камеру, воздух отепляется и увлажняется. Проходя через воздухоохладители (рисунок 1.3), он вновь охлаждается и осушается. Воздухоохладители создают принудительную циркуляцию воздуха в камерах. Скорость воздуха может достигать 10 м/с. При такой скорости циркуляции воздух хорошо перемешивается, вследствие чего создается равномерность параметров воздушной среды по объему камеры. Более высокие скорости движения воздуха интенсифицируют процесс тепЛист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 24

лообмена как между охлаждаемым телом и воздухом, так и между воздухом и приборами охлаждения. Это объясняется тем, что коэффициент теплоотдачи при воздушной системе охлаждения возрастает в 3-4 раза. Вследствие этого сокращается продолжительность охлаждения продуктов. Но с увеличением скорости движения воздуха интенсифицируется процесс испарения влаги с поверхности неупакованного продукта и возрастает конденсация ее на теплообменной поверхности воздухоохладителей. Поэтому при длительном хранении продуктов, с поверхности которых может испаряться влага, потери массы будут больше, чем при батарейной системе охлаждения. 1 - камера; 2 - воздухоохладитель; 3 - штабель продуктов Рисунок 1.3 - Системы воздушного охлаждения помещений: а, б - использование подвесных воздухоохладителей; в, г - использование постаментных воздухоохладителей При анализе воздушной и батарейной систем охлаждения следует учитывать, что главной статьей первоначальной стоимости камерного холодильного оборудования является стоимость труб приборов охлаждения. Потребность в трубах уменьшается пропорционально коэффициенту теплоотдачи, поэтому применение воздухоохладителей позволяет снизить расход труб в 3...4 раза по сравнению с расходом труб при батарейном охлаждении. Но при использовании воздухоохладителей расходуется электроэнергия на работу вентиляторов. Кроме того, эта энергия, превращаясь в теплоту, увеличивает тепловую нагрузку на компрессоры, что приводит к увеличению холодопроизводительности компрессоров и Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 25

мощности их электродвигателей. В результате этого при воздушной системе возрастают эксплуатационные затраты. Таким образом, к основным преимуществам воздушного охлаждения относятся: - принудительная циркуляция воздуха, благодаря которой интенсифицируется теплообмен между ним и продуктом; - возможность предварительного охлаждения и осушения наружного воздуха, подаваемого в камеры для вентиляции; - равномерность распределения параметров по объему камеры; бόльшая возможность, чем при батарейном охлаждении, регулирования температуры и влажности в камерах. Воздушную систему охлаждения камер в настоящее время применяют в камерах холодильной обработки продуктов, а также в камерах хранения охлажденного и мороженого упакованного груза. По способу подачи воздуха в охлаждаемые помещения различают канальную и бесканальную системы воздушного охлаждения. Канальные системы, в свою очередь, подразделяются на одноканальные и двухканальные. а - двухканальная система: 1 - вытяжной канал; 2 - приточный канал; 3 - воздухоохладитель; 4 - вентилятор; б - одноканальная система: 1 - канал; 2 - штабели продуктов Рисунок 1.4 - Системы воздушного охлаждения Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 26

1 - постаментный воздухоохладитель Я10-ФВП; 2 - коллектор; 3 - воздухораспределитель; 4 - подвесной путь; 5 - приточная щель; 6 - отсекатели Рисунок 1.5 - Камера холодильной обработки с постаментным воздухоохладителем При двухканальной системе (рисунок 1.4, а) воздух из охлаждаемых камер по каналу 1 отсасывается вентилятором 4 и прогоняется через воздухоохладитель 3, в котором охлаждается и осушается, и по каналу 2 нагнетается обратно под потолком камеры. При одноканальной системе (рисунок 1.4, б) в камере находится только нагнетательный канал. Воздух всасывается через окно в корпусе воздухоохладителя, охлаждается и нагнетается по каналу, проложенному над грузовым проходом. Холодный воздух поступает в охлаждаемое помещение через круглые или щелевые сопла, создавая равномерную циркуляцию воздуха по всему объему камеры. В канальных системах воздушного охлаждения обычно применяют постаментные воздухоохладители (рисунок 1.5). При канальной системе охлаждения наблюдается большая скорость движения воздуха вблизи окон нагнетания, в большей же части помещения скорость движения воздуха незначительно выше скорости при естественной циркуляции. Каналы занимают часть объема помещения, ухудшают его использование, увеличивается расход металла на систему охлаждения, возрастает расход электроэнергии из-за необходимости преодоления аэродинамического сопротивления в каналах. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 27

Широко применяют бесканальную систему охлаждения, которая лишена этих недостатков. При бесканальной системе часто используют подвесные потолочные воздухоохладители. Вентиляторы воздухоохладителей создают направленное движение воздуха в камере. Воздухоохладители размещаются под покрытием помещения и не занимают грузовой объем. В зависимости от размера камеры, типа и конструкции воздухоохладителя они могут размещаться у стены или в середине помещения по одному или по два на пролет (рисунок 1.6). Кроме того, применяют бесканальную систему с сосредоточенной раздачей воздуха через насадки. В качестве насадок используют цилиндрические или конические суживающиеся сопла. 1 - воздухоохладитель; 2 - камера Рисунок 1.6 - Схема охлаждения: а - с одним воздухоохладителем на пролет; б - с двумя воздухоохладителями на пролет При смешанной системе охлаждения в камерах холодильника в качестве приборов охлаждения используют батареи и воздухоохладители. Такую систему применяют в камерах, предназначенных для хранения или мороженых, или охлажденных грузов. По способу размещения основного холодильного оборудования системы охлаждения разделяются на системы централизованного и децентрализованного холодоснабжения. При централизованной системе холодоснабжения проектируют машинное отделение, в котором размещается основное и вспомогательное холодильное обоЛист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 28

рудование. Размещение вспомогательного оборудования в одном помещении облегчает его обслуживание в течение всего рабочего времени, что особенно важно для крупных аммиачных холодильных установок. Поэтому на холодильниках вместимостью более 1500 т с аммиачными холодильными установками целесообразно применять централизованное холодоснабжение. К недостаткам централизованной системы холодоснабжения относятся: - сравнительно большая площадь машинного отделения по отношению к площади всего холодильника; - сложность и длительность монтажа холодильной установки; - прокладка разветвленной сети трубопроводов; - наличие большого количества запорной арматуры. В последние годы широкое применение находит децентрализованная система холодоснабжения, которая позволяет сократить сроки монтажа холодильных установок, исключить необходимость в строительстве машинного отделения. Используют полностью автоматизированные фреоновые холодильные машины с высокой степенью заводской готовности. В основном устанавливают конденсаторы с воздушным охлаждением, поэтому нет необходимости в прокладке водяных трубопроводов, так как вода не используется. 1.4 Рабочие тела для холодильной установки Поскольку рассматриваемый тип холодильной установки использует компрессор, относящийся к парокомпрессионным, то рабочее тело, реализующее процесс получения низкотемпературного тепла в устройстве, должно совершать фазовый переход в расчётном диапазоне температур и давлений. Кроме этого рабочее тело – хладагент, должно отвечать некоторым другим теплофизическим, технологическим и экологическим требованиям. Теплофизические свойства хладагента (фреона), такие, как r* - теплота фазового перехода; h - энтальпия, v - удельный объем, Р - давления в характерных Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 29

точках холодильного цикла, при заданных температурах испарения и конденсации, в значительной степени определяют конструкцию и габаритные размеры компрессора. Переносные свойства фреонов, такие, как cp, cv – изобарная и изохорная теплоемкости;  - теплопроводность;  - вязкость;  - плотность, в значительной степени определяют конструкцию и габаритные размеры теплообменного оборудования – конденсатора и испарителя. Технологические характеристики хладагента влияют, например, на выбор смазочного масла для компрессора. При современных экологических требованиях к технике, выбор хладагента определяется, в первую очередь, его воздействием на окружающую среду. 1.5 Технико-экономического обоснование Разработку технико-экономического обоснование (ТЭО) начинаем с маркетинговых исследований. Это позволяет установить величины общего потенциала и общего объема рынка, развитие рынка (рост или сокращение), величины потенциала и объема сбыта, относящиеся непосредственно к проектируемому объекту. Анализируем внешнюю среду и факторы рынка, влияющие на проектируемый объект. В ТЭО оцениваем объем закупок сырья, на основании численности населения и его структуры, рассчитаем совокупный денежный доход населения и его возможные затраты на покупку молочной продукции. Определяем потребность населения в цельномолочной продукции. Излишки производства молока в сырьевой зоне позволяют использовать молоко на масло, сыр, консервированные молочные продукты. Расчеты представляем в виде таблицах 1.3, 1.4. Минимальный размер оплаты труда (МРОТ) в 2019 г. составляет 11 280 рублей. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 30

Таблица 1.3 - Расчет доходов населения и его затрат на молочную продукцию Категория населения 1. Дети 2. Пенсионеры 3. Активная часть 4. Безработные ИТОГО: Возможные Общая Структура Численность Среднегодовой затраты на сумма донаселения, населения, доход на 1 молочную ходов, млн. % чел. чел., р. продукцию, р. млн. р. 0,7 МРОТ 12= гр. 3гр. 4= 20 20000 46653,6 933072000 20 20000 46653,6 933072000 55 55000 46653,6 2565948000 5 5000 1 МРОТ12= 66648 333240000 100 100000 206607 До 20 % от 4765332000 гр. 5= 953066400 Примечание. Среднегодовой доход активного населения принимаем по статистическим данным, для пенсионеров – 40…50 % от дохода работающих. Охлаждение молока ниже 0°С приводит к потере части молочного жира. Потому молоко следует хранить при температуре +2 С. Оптимальная температура хранения твердых сычужных сыров составляет – 4…0°С, относительная влажность воздуха в холодильной камере для хранения сыров должна составлять 85-90%. Творожные сыры можно хранить при температуре 0...+4°C. Такие температурные режимы позволяют замедлить биохимические процессы и сохранить структуру сычужных сыров. Необходимая влажность в холодильных камерах для хранения молочных изделий поддерживается за счет работы промышленных воздухоохладителей и системы приточно-вытяжной вентиляции. Важно настроить оборудование так, чтоб скорость циркуляции воздуха в холодильной камере составляла не более 0,4 м/с. при таких условиях хранения сыр не будет обветриваться или плесневеть, что позволяет уменьшить потери Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 31

массы и увеличить срок хранения сыра до полугода. Опытные технологи выбирают уровень влажности температуру в холодильной камере для хранения твердых сыров исходя из предполагаемых сроков реализации продукции и степени зрелости сыров. Самый большой срок хранения у плавленных и копченых сыров, такую продукцию можно хранить без потери вкусовых качеств больше года. Хранение сливочного масла на предприятиях пищевой промышленности организовывается относительной влажности 80 %, а температура в холодильной камере устанавливается в зависимости необходимого срока хранения сливочного масла. На промышленных предприятиях по переработке молока сливочное масло хранят в монолитах при температуре 0...5°С не более 72 часов, при сроке хранения до десяти дней температуру устанавливают на уровне 0...-12 °С, при хранении до пятнадцати дней температура хранения в холодильной камере понижается до —12...—18 °С. Фасованное масло всех видов оптимально хранить при температуре 2...—2 °С. Допускаются незначительные колебания температуры воздуха в холодильной камере для хранения сливочного масла в пределах ±1 °С. При разгрузке или загрузке камер допускается повышение температуры воздуха на 4°С. Фасованное сливочное масло немедленно направляют в холодильную камеру с температурой не выше —18 °С, срок хранения сливочного масла исчисляют с момента фасовки. Температура фасованного масла при отгрузке из холодильных камер длительного хранения в точки продажи должна составлять не больше чем 6 °С. В холодильных камерах для длительного хранения масла следует уделить особое внимание системе приточно-вытяжной вентиляции, которая позволит поддерживать масло свежим длительное время, избегая обветривания и образования плесени. Важным условием является установка в морозильных камерах для хранения масла установка электронных контроллеров с функцией регулировки влажности. ТЭО на строительство холодильной камеры включает в себя обоснование Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 32

выбора мощности проектируемой холодильной камеры. Холодильная камера обеспечивают планомерное снабжение розничной торговой сети и предприятий общественного питания молочными продуктами. Объем потребления зависит от численности «потребительского контингента» и норм потребления скоропортящихся продуктов. «Потребительский контингент» - это количество населения, которое необходимо обеспечить продуктами, хранящимися на холодильниках. Молочные продукты предназначены для удовлетворения потребностей горожан, так как сельские жители получают скоропортящиеся продукты из собственных хозяйств. Грузы на холодильную камеру поступают неравномерно, что зависит от сезонности местного производства (заготовок) и завоза. Сезонность потребления менее резко выражена. Размеры текущих запасов определяем исходя из месячного объема потребления по формуле Qм  6500 т, Qт.с  1.6 , Зтек  Qм Qт.с 3 6.5  10 3   4.063  10 т, 1.6 (1.4) где 3тек - месячный запас для текущего снабжения, т; Qм - потребление за счет местного производства, т; Qт.с - оборот холодильника по операциям текущего снабжения, определяемый на основании средних сроков хранения скоропортящихся продуктов текущего снабжения. Месячное поступление в сезонный запас Пм  3000 т, Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 33

Зав  2000 т, Qоб  500 т, 3 3 3 Зсез  Пм  Зав  Qоб  3  10  2  10  500  4.5  10 т, (1.5) где Зсез - месячное поступление в сезонный запас молочных продуктов, т; Пм - местное производство в определяемый период (месяц), т; Зав - завоз из других областей за месяц, т; Qoб - общий месячный объем потребления, т. Размер сезонных запасов исчисляется нарастающим итогом (к запасам расчетного месяца прибавляют сезонные запасы месяца, предшествующего расчетному). Реализация продуктов из сезонного запаса начинается тогда, когда потребление их не обеспечивается местным производством. Для периода реализации сезонных запасов определяют остатки их на конец каждого месяца. Загрузка холодильника в течение года неравномерна, поэтому потребную холодильную емкость определяют по месяцу максимального хранения. Молочные продукты хранятся в таре; при расчете необходимой распределительной емкости исключаем из общей массы массу тары, которая составляет 1015% общей массы. Нормы загрузки на кубометр емкости холодильника различны для отдельных видов продуктов, поэтому условную емкость холодильных камер определяют исходя из загрузки их мороженым мясом и установленных коэффициентов приведения (таблица 1.3). Для сравнения холодильников по емкости введено понятие «условная емкость», под которой понимается емкость, заполненная мороженым мясом из расчета 0,35 т на 1 м3 грузового объема. При хранении в данном холодильнике (или камере) другого продукта емкость холодильника может оказаться больше или меньше условной. Так, сливочного масла в камере разместится вдвое больше, чем мяса. Для определения действительной емкости камер существуют нормы загрузЛист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 34

ки различными продуктами 1 м3 грузового объема. Чтобы облегчить пересчет условной емкости в действительную для данного продукта и обратно пользуются коэффициентами пересчета. Если известна условная емкость камеры, то для получения фактической, условную емкость необходимо разделить на коэффициент пересчета. Если же известна фактическая емкость по определенному грузу, то для получения условной, фактическую емкость умножают на соответствующий коэффициент. Молочная продукция поставляется и хранится в специфической таре, которая не всегда позволяет получать высокие штабеля. Поэтому на предприятиях молочной промышленности действуют несколько другие нормы загрузки 1 м3 грузового объема, которые приведены в таблице 1.4 (в числителе - масса нетто, в знаменателе - масса брутто), а высоту штабеля выбирают в зависимости от способа укладки груза. Стопроцентная загрузка холодильника в течение года практически невозможна, поэтому общую потребность в холодильной емкости корректируют коэффициентом 0,9, характеризующим ее использование. Таким образом, общая потребность в холодильной емкости Kисп  0.9, B  1, 3 3 3 V  0.3  Зсез  0.3  4.5  10  1.35  10 м , V B W  Kисп 3 1.35  10 3 3   1.5  10 м , 0.9 (1.6) где W - общая потребность в холодильной емкости м3; V - максимальная потребная емкость для единовременного хранения текущих и сезонных запасов, т; В - коэффициент, учитывающий необходимую емкость для прочих запасов; Кисп - коэффициент использования полезной емкости. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 35

Таблица 1.4 - Нормы загрузки молочными продуктами 1 м3 грузового объема Норма Нагрузка загрузки Высота на гру- Коэффициент Нагрузка на Продукты грузового штабеля, зовую использования строительную Примечание объема, м площадь, площади площадь, т/м2 т/м3 т/м2 Молочные продукты в бутылках 0,5 л стопка 5 0,22 1,22 0,29/0,72 0,70 0,20/0,51 ящиков пакет 30 0,21 1,37 0,27/0,7 0,50 0,135/0,35 ящиков Молочные продукты в бумажных пакетах 0,5 л стопка 5 0,435 1,03 0,45/0,61 0,75 0,34/0,45 корзин пакет 40 0,30 1,18 0,35/0,49 0,55 0,20/0,27 корзин Сырково-творожные продукты (прямоугольные брикеты 0,1 кг) ящик дере10 ящиков 0,33 1,80 0,60/0,73 0,7 0,42/0,51 вянный по высоте пакет 35 0,26 3,15 0,81/1,06 0,5 0,41/0,53 3 яруса ящиков Сметана в кадках кадка диа3 кадки по метром 480, 0,70 1,91 1,32/1,60 0,75 0,99/1,2 высоте Н=620 мм контейнер 8 0,35 4,06 1,41/1,91 0,65 0,92/1,24 3 яруса кадок Творог брикеты 0,5 10 ящиков кг в картон0,55 2,10 1,15/1,30 0,7 0,81 /0,91 по высоте ных ящиках пакет 40 0,47 4,8 2,25/2,63 0,7 1,57/1,84 4 яруса ящиков брикеты массой 0,5 8 ящиков по кг в дере0,425 2,0 0,75/0,86 0,7 0,53/0,6 высоте вянных ящиках пакет 25 0,416 3,45 1,48/1,80 0,7 1,04/1,26 4 яруса ящиков Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 36

2 Конструкторская часть 2.1 Калорический расчет Расчет теплопритоков в охлаждаемое помещение. Расчет коэффициента теплопередачи. Общий коэффициент теплопередачи многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями рассчитывают по формуле k 1 1  R0 ( R H  R  R В )  Rиз , (2.1) где R0 - общее сопротивление теплопередаче многослойной ограждающей конструкции, м2/(КВт). Rн - сопротивление теплопередаче соответственно с наружной или более теплой стороны охлаждения, м2/(КВт), Rн=1/н. Ri - сопротивление теплопроводности i-того строительного слоя конструкции (кроме теплоизоляции), м2/(КВт). Ri  i , i (2.2) Rв - сопротивление теплоотдаче с внутренней стороны ограждения, м2К/Вт. Rв  1 в , (2.3) Rиз - сопротивление теплопроводности термоизоляционного слоя, м2К/Вт. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 37

Ri   из  из , (2.4) н, в - коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней стороны ограждения Вт/(м2К); I - толщина строительных слоев конструкции, м; I - коэффициент теплопроводности строительных слоев конструкции, Вт/(м2К); из - толщина теплоизоляционного слоя, м; из- коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, Вт/(м2К); Расчетные значения коэффициентов теплопередачи выбирают из таблицы 8.1 [1]. Определение толщины теплоизоляционного слоя. Чем больше значение коэффициента теплопередачи ограждения, тем больше теплоты будет проникать в охлаждаемый объем холодильника. Это приводит к необходимости в более мощной, а, следовательно, и более дорогой холодильной тр установке. Уменьшить теплоприток можно путем уменьшения k 0 , что достигает- ся применением более эффективной теплоизоляции или увеличением ее толщины. Однако при этом возрастают затраты на теплоизоляцию. Поэтому при проектировании ограждающих конструкций холодильника целесообразно принимать такую тр теплоизоляцию и, следовательно, такое расчетное значение k 0 . Чтобы годовые первоначальные затраты были минимальными. тр Значения k 0 для наружных стен и бесчердачных покрытий принимаются, например, из таблицы 8.2 [1], для внутренних стен и перегородок, отделяющих охлаждаемые помещения от неохлаждаемых и неотапливаемых, а также для обогреваемых полов на грунтах - из табл.8.3 [1], для перегородок между охлаждаемыми помещениями – из табл. 8.4 [1]. тр Зная k 0 , необходимую толщину теплоизоляционного слоя можно опреде- лить по формуле Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 38

n  1  1  1    изтр  из  тр    i     k i  1  н i в   0 . (2.5) После расчета толщины изоляционного слоя, в случаи использования материалов с фиксированной толщиной, может оказаться, что расчетная величина не соответствует стандартной толщине выпускаемых плит. В таком случае необходимо принять толщину плит. Округление толщины изоляционного слоя производится в сторону увеличения с тем, чтобы действительное значение коэффициента теплоотдачи было не больше требуемого. Если принятая толщина теплоизоляции отличается от расчетной более, чем на 10 %, то следует определить действительное значение коэффициента по формуле: k 0Д  1  1  1   из     i     н i d   из . (2.6) Условия невыпадения конденсата. Если толщина теплоизоляции недостаточна, то температура поверхности ограждения со стороны помещения с более высокой температурой может опуститься ниже температуры точки росы воздуха в этом помещении tт.р. и на поверхности ограждения выпадет конденсат в виде росы или инея. Это приводит к переувлажнению ограждающих конструкций и их ускоренному разрушению. Поэтому при разности температур в смежных камерах свыше 10о С перегородки проверяют на выпадение конденсата. Такую же проверку выполняют и для наружных стен и перекрытий в камерах с положительными температурами при расчетной зимней температуре наружного воздуха. Температуру внутренней поверхности ограждающей конструкции определяют по формуле Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 39

 В  tВ tB  tH RO B . (2.7) Для того, чтобы не произошло выпадение конденсата, должно соблюдаться условие: τв > tт.р. Температуру точки росы воздуха определяют по I – d диаграмме при расчетных значениях tв и φв воздуха в помещении с более высокой температурой. Расчет теплопритоков в охлаждаемые помещения и определение тепловой нагрузки для подбора камерного оборудования и компрессоров Определение расчетной тепловой нагрузки для подбора камерного оборудования Для поддержания заданной температуры в камере холодильника необходимо, чтобы все теплопритоки отводились камерным оборудованием - воздухоохладителями (рис. 2.1). При определении этой нагрузки учитывают следующие теплопритоки: через ограждающие конструкции помещения Q1; от молочных продуктов Q2; с наружным воздухом при вентиляции помещений Q3; от различных источников при эксплуатации камер Q4. Рисунок 2.1 - Схема теплопритоков в охлаждаемое помещение Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 40

Каждый из этих видов теплопритоков, как правило, непрерывно изменяется, причем их максимальные значения не совпадают по времени. Поэтому для точного определения величины максимума результирующего теплопритока в камеру и времени его наступления необходимо построить графики изменения каждого из теплопритоков в течение длительного периода (летне-осенний период, в течение года) и произвести их сложение. Однако такой метод достаточно сложен. Поэтому в практике дипломного проектирования пользуемся методикой расчета, при которой все теплопритоки считаются постоянными во времени и приходящимися на летний период года. Нагрузку на камерное оборудование определяют как сумму всех теплопритоков в данную камеру, так как камерное оборудование должно обеспечить отвод теплоты при самых неблагоприятных условиях. , (2.8) Теплопритоки через ограждающие конструкции. Теплопритоки через ограждающие конструкции Q1 определяют как сумму теплопритоков (через стены, перегородки, перекрытия или покрытия, через полы, заглубленные стены подвальных помещений), вызванных наличием разности температур снаружи ограждения и внутри охлаждаемого помещения Q1т, а также теплопритоков в результате воздействия солнечной радиации Q1c через покрытия и наружные стены: , (2.9) Теплопритоки через стены, перегородки, перекрытия или покрытия Q1т (в кВт) рассчитывают по формуле , (2.10) Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 41

где - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, определяемый при расчете толщины изоляционного слоя по формуле, Вт/(м2К); F - расчетная площадь поверхностей ограждения, м2; Ө - расчетная разность температур (температурный напор), °С; tн - расчетная температура воздуха с наружной стороны ограждения, С; tв - расчетная температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, °С. При расчете площади поверхности стен и перегородок длину наружных стен неугловых помещений определяют как расстояние между осями внутренних стен; угловых помещений - как расстояние от наружной поверхности наружных стен до оси внутренних. Длину внутренних стен определяют как расстояние между внутренней поверхностью наружных стен и осью внутренних, а высоту стен как расстояние от уровня чистого пола данного этажа до уровня чистого пола вышележащего этажа или до верха засыпки покрытия. Площадь потолка и пола определяют как произведение длины камеры на ширину, которые измеряются между осями внутренних стен или от внутренней поверхности наружных стен до оси внутренних. С достаточной степенью точности все размеры помещений в плане можно определить между координационными осями (т. е. без учета толщины стен). При этом погрешность при определении площади ограждающих конструкций по сравнению с более точным методом, указанным выше, не превысит 5%. Линейные размеры принимают с округлением до 0,1 м, а площадь - с округлением до 0,1 м2. Температура tв задана. При расчете теплопритоков через наружные ограждения температуру наружного воздуха tн принимают по приложению 1 [1]. При расчете теплопритоков через внутренние ограждения (стены и перегородки), отделяющие одно помещение от другого, температура которого известна, вместо температуры наружного воздуха принимают температуру данного помещения. При расчете теплопритоков через внутренние ограждения, выходящие в неохлаждаемые помещения (коридоры, вестибюли, тамбуры), температурный напор Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 42

Ө принимают как часть расчетной разности температур для наружных стен: 0,7 (tн - tв), если эти помещения сообщаются с наружным воздухом, и 0,6 (tн - tв), если не сообщаются. Теплоприток через пол (в кВт), расположенный на грунте и имеющий обогревательные устройства, определяют по формуле , (2.11) где kд - коэффициент теплопередачи конструкции пола; tг - средняя температура поверхности устройства для обогрева грунта (при электрообогреве грунта принимают tг = 1°С, при обогреве горячим воздухом, проходящим по каналам в шанцевом полу, tг = 3 °С). Теплоприток от солнечной радиации через наружные стены и покрытия холодильников Q1c (в кВт) определяют по формуле , (2.12) где kA - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2К); F-площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, м2; tс - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной1 радиации в летнее время, °С. Количество теплоты от солнечной радиации зависит от зоны расположения холодильника (географической широты), характера поверхности и ориентации ее по сторонам горизонта. Для плоской кровли избыточная разность температур зависит только от тона окраски и не зависит от ориентации и широты. Для плоских кровель без окраски (темных) избыточную разность температур принимают 17,7 °С, с окраской светлых тонов 14,9 °С. Для шатровых кровель избыточную разность температур (в С) принимают в зависимости от географической широты: для южной зоны 15, Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 43

средней 10, северной 5. Для наружных стен избыточную разность температур можно принять по таблице 2.1. Таблица 2.1 - Избыточная разность температур Избыточная разность температур (в °С) при ориентации по сторонам горизонта Ю ЮВ ЮЗ В З СВ СЗ С Географическая широта 40° 50° 60° от 40° до 60 5,9 8,0 9,8 8,8 10,0 9,8 11,7 5,1 5,6 0 6,6 9,1 11,0 9,9 11,3 11,0 13,2 5,8 6,3 0 Стена Бетонная Кирпичная Побеленная известью или покрытая светлой 3,6 штукатуркой Покрытая штукатуркой с окраской^ темные то- 5,1 на Облицованная белыми глазурованными пли- 2,3 тами 4,9 6,0 5,4 6,1 6,0 7,2 3,2 3,5 0 7,1 8,5 7,7 8,8 8,5 10,2 4,5 4,9 0 3,2 3,9 3,5 4,0 3,9 4,7 2,0 2,2 0 При расчете учитывают теплоту солнечной радиации, проникающую через кровлю и одну из стен либо с наибольшей поверхностью, либо неблагоприятно ориентированную. Как уже было отмечено, теплопритоки рассчитывают для каждой камеры. Но следует иметь в виду, что ограждения имеют разную конструкцию и различные коэффициенты теплопередачи, размеры, температуры снаружи ограждений. Поэтому необходимо вести расчет по каждому ограждению отдельно. По каждой камере определяют суммарный теплоприток через ограждения, который затем заносят в сводную таблицу. При определении теплопритоков через внутренние ограждения может оказаться, что часть теплопритоков имеет отрицательный знак, т. е. теплота из рассчитываемой камеры уходит в соседнюю с более Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 44

низкой температурой. Такие теплопритоки не учитывают. Теплопритоки от грузов при холодильной обработке. При холодильной обработке продуктов (охлаждении, замораживании и домораживании) каждый килограмм продукта выделяет теплоту в количестве q = і кДж/кг. Кроме того, если происходит холодильная обработка продуктов в таре, то необходимо добавить теплоту, выделяющуюся при ее охлаждении. Теплоприток Q2np (в кВт) при охлаждении и домораживании продуктов в камерах хранения определяют по формуле , (2.13) где Мпр - суточное поступление продуктов, т/сут; i - разность удельных энтальпий продуктов, соответствующих начальной и конечной температурам продукта (кДж/кг), значения которых принимают по приложению 10 [1]. При этом предполагают, что продукты поступают в камеру равномерно в течение суток, а продукт за 24 ч успевает охладиться до температуры в камере. Начальная температура продуктов задана. Суточное поступление продуктов в камеры хранения распределительных и производственных холодильников составляет 8% вместимости камер, если она менее 200 т и 6% - камер большей вместимости. В холодильниках, предназначенных для хранения фруктов, суточное поступление принимают равным 10% вместимости камер. Теплоприток от продуктов Q2np (в кВт) при холодильной обработке в камерах охлаждения и замораживания периодического действия определяют по формуле , (2.14) Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 45

где 1,3 - коэффициент, учитывающий неравномерность тепловой нагрузки; Mпр - суточное поступление продукта в камеру, т/сут; i - разность удельных энтальпии продукта до и после обработки, кДж/кг; обр - продолжительность холодильной обработки, ч/сут. Теплоприток от тары Q2T (в кВт) , (2.15) где Мт - суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, т/сут; ст - удельная теплоемкость тары, кДж/(кгК); t1 и t2 - начальная и конечная температуры тары (принимаются равными начальной и конечной температурам продукта), °С. Масса тары составляет от 10 до 20% массы груза. Удельную теплоемкость тары [в кДж/(кгК)] принимают в зависимости от ее материала: для деревянной и картонной тары ст = 2,3, металлической сг = 0,5, а стеклянной ст = 0,8. Эксплуатационные теплопритоки. Эти теплопритоки возникают вследствие освещения камер, пребывания в них людей, работы электродвигателей и открывания дверей. Теплопритоки определяют от каждого источника тепловыделений отдельно. Теплоприток от освещения q1 (в кВт) рассчитывают по формуле , (2.16) где А - теплота, выделяемая источниками освещения в единицу времени на 1 м2 площади пола, Вт/м2; F - площадь камеры, м2. С учетом коэффициента одновременности включения можно принимать для Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 46

складских помещений (камер хранения) А = 2,3 Вт/м2, для камер холодильной обработки, экспедиций, загрузочно-разгрузочной А = 4,7 Вт/м2. Теплоприток от пребывания людей q2 (в кВт): , (2.17) где 0,35 - тепловыделение одного человека при тяжелой физической работе, кВт; n - число людей, работающих в данном помещении. Число людей, работающих в помещении, принимают в зависимости от площади камеры: при площади камеры до 200 м2 - 2 - 3 человека; при площади камеры больше 200 м2 - 3 - 4 человека. Теплоприток от работающих электродвигателей q3 (в кВт) при расположении электродвигателей в охлаждаемом помещении определяют по формуле , (2.18) где Nэ - суммарная мощность электродвигателей, кВт. В предварительных расчетах мощность устанавливаемых электродвигателей (в кВт) можно ориентировочно принимать по данным, приведенным ниже: Камеры хранения охлаждения и универсальные замораживания 2-4 3-8 8-16 Чем больше камера, тем больше мощность установленных электродвигателей. При расположении электродвигателей вне охлаждаемого помещения следует учесть КПД электродвигателя э= 0,8…0,9: , (2.19) Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 47

Теплоприток при открывании дверей q4 (в кВт) рассчитывают по формуле , (2.20) где К - удельный приток теплоты от открывания дверей, Вт/м2 (табл. 9.2 [1]); F - площадь камеры, м2. Эксплуатационные теплопритоки определяются, как сумма теплопритоков (в Вт) отдельных видов: , (2.21) При расчете предприятий торговли и общественного питания можно принимать следующие значения эксплуатационных теплопритоков (в Вт/м2): камеры хранения молочно-жировых продуктов - 11,6 Вт/м2. Расчет. Выполним калорический расчет холодильных камер согласно исходным данным. Исходные данные: - общий объем холодильника 1500 м3; - холодильник имеет две камеры: Камера 1 - хранение молочных продуктов; Камера 2 - хранение мороженого и сливочного масла. Выбор расчетного температурного режима. Расчет холодильника произведем для города Саранск. Расчетные параметры наружного воздуха: - среднегодовая температура 00 С, следовательно, город расположен в северной климатической зоне - расчетная летняя температура +31 0С Расчетные параметры внутреннего воздуха и продуктов: Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 48

Камера 1: расчетная температура +2 0С; расчетная относительная влажность 80 %; температура поступающих продуктов +8 0С. Камера 2: расчетная температура -18 0С; расчетная относительная влажность 90 %; температура поступающих продуктов -12 0С. Температуру воздуха смежных неохлаждаемых помещений принимаем: +20 0 С для северной зоны; для тамбуров и коридоров соответственно 14, 12 и 10 0 С. Расчет площадей камер, объёмно-планировочные и строительные решения холодильника. Общая площадь камер холодильника: Vобщ  1500 м3, H  3.5 м, Fобщ  Vобщ H 3 1.5  10  3.5  429 м 2. Площади камер: Камера 1: F1  Fобщ 2  429  214 2 м 2. Камера 2: F2  Fобщ  F1  429  214  215 м2. Схема холодильника приведена на рисунке 2.2. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 49

З Ю 1700 21500 Камера 1 460 C Г 140 10000 В Камера 2 В 10000 140 140 460 Б Холодильная машина 2 3000 А Машинное отделение 1 2 3 Холодильная машина 1 Рисунок 2.2 - Схема холодильника Нормы загрузки холодильных камер (gF): Камера 1 - 300 кг/м2; Камера 2 - 200 кг/м2. Емкость камер холодильника продовольственного магазина при заданной площади определим по формуле G1  F1 gF1  214 300  64200 кг, G2  F2 gF2  215 200  43000 кг, G  G1  G2  64200  43000  107200 кг. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 50

Принимаем, что вход в охлаждаемые камеры осуществляется из коридора, ширина которого 1,7 м. Высоту камер от уровня чистого пола до выступающих частей конструкций перекрытия принимаем равной 3,5 м. Двери охлаждаемых камер должны быть теплоизолированными, с плотными резиновыми притворами и прижимными затворами. Открываются двери в сторону выхода из камеры. Ширина дверей 1,5 м. Площадь машинного отделения примем равной 15 0/0 от площади камер Fмо  0.15  Fобщ  0.15  429  64, м2. Высоту машинного отделения примем равной 3,7 м. Выбор строительных конструкций холодильника. Определение толщины теплоизоляционного слоя ограждающих конструкций Наружные стены изготовлены из кирпича. Здание выполнено по бескаркасной схеме. Покрытие бесчердачного типа. Состав кровли принимаем по рис.6.6, в ([1], стр. 27). Конструкцию пола камеры 2 принимаем по рис. 6.7, в ([1], стр. 28) с электрообогревом и засыпным теплоизоляционным материалом. Конструкцию пола камеры 1 принимаем по рис.6.7, д ([1], стр. 28) с засыпкой теплоизоляционным материалом по периметру наружных стен камеры. В качестве теплоизоляционного материала наружных стен будем использовать пенопласт полистирольный ПСБ-С. Наружная стена. Камера 2. Состав стены показан в табл. 2.2. Температура воздуха в камере tв-18 0С, охлаждение в камере осуществляется воздухоохладителями при принудительной циркуляции воздуха. Требуемое значение коэффициента теплопередачи: Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 51

kотр  0,33 Вт ( м Коэффициент  н  23 Вт ( м 47): 2 2  K) теплоотдачи  в  8 Вт ( м  K) ([1], табл. 8.2, стр. 48). принимаем 2 по табл. 8.1 ([1], стр.  K) . Определяем термическое сопротивление отдельных слоев строительной конструкции: Ri   i i . Коэффициенты теплопроводности материалов этих слоев принимаем по прил. 3 ([1], стр. 209). Результаты вычислений заносим в табл. 2.2. Наименование и конструкция ограждения 1 Наружная стена № слоя Таблица 2.2 – Результаты теплотехнического расчета наружной стены 2 1 2 3 1 2 3 4 4 5 6 5 6 Наименование и материал слоя 3 Штукатурка сложным раствором по металлической сетке Теплоизоляция из пенопласта полистирольного ПСБ-С Пароизоляция - 2 слоя гидроизола на битумной мастике Штукатурка цементно-песчанная Кладка кирпичная на цементном растворе Штукатурка сложным раствором Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК) Тепловое сопротивление  R i i i , 4 5 м2К/Вт 6 0,020 0,98 0,020 Толщина, м 0,05 0,004 0,30 0,013 0,020 0,93 0,022 0,380 0,81 0,469 0,020 0,93 0,022  i  0.546 i Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 52

Покрытие охлаждаемых камер 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 Защитный слой из гравия, утопленного в антисептированную битумную мастику 4 слоя гидроизола на горячей битумной мастике Холодная битумная грунтовка Цементно – песчанная стяжка Керамзитовый гравий Железобетонные пустотелые покрытия Холодная битумная грунтовка Теплоизоляция из пенопласта полистирольного ПСБ-С Штукатурка цементно-известковым раствором 0,007 0,17 0,041 0,008 0,30 0,026 0,006 0,18 0,033 0,030 0,95 0,031 0,1 0,220 0,13 2,04 0,769 0,107 0,006 0,18 0,05 0,033 0,020 0,93 0,021  Полы охлаждаемых камер (Камера 2) 1 2 3 12 7 1 2 3 12 7 8 9 10 11 8 9 10 11 Монолитное бетонное покрытие М300 Подстилающий слой - армированный бетон Слой пергамина с промазкой швов битумной мастикой Керамзитовый гравий Плита М200 с электронагревателями Слой битумной мастики посыпанной песком 2 слоя гидроизола на горячей битумной мастике Бетонная подготовка М100 Грунт основания i  1,061 i 0,045 1,86 0,024 0,08 1,86 0,043 0,001 0,15 не учит. 0,1 0,13 1,86 0,053 0,006 0,18 0,033 0,004 0,30 0,013 0,1 1,86 0,053 - - -  i  0.12 i Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 53

2 14 12 115 10 11 Полы охлаждаемых камер (Камера 1) 1 2 14 12 15 10 11 Монолитное бетонное покрытие М300 Подстилающий слой - армированный бетон Керамзитобетонная стяжка Керамзитовый гравий Насыпной грунт Бетонная подготовка М100 Грунт основания 0,045 1,86 0,024 0,08 1,86 0,043 0,08 0,79 0,101 0,2 0,1 0,13 1,16 1,86 0,172 0,053 - - -  Внутренняя перегородка 1 2 1 2 3 3 4 4 Штукатурка сложным раствором по металлической сетке Теплоизоляция из пенопласта полистирольного ПСБ-С Пароизоляция - 2 слоя гидроизола на битумной мастике Железобетонная плита 0,020 i  0.393 i 0,98 0,020 0,05 0,004 0,30 0,013 0,08 1,86 0,043  i  0.076 i Суммарное термическое сопротивление слоев конструкции (кроме теплоизоляции):  i  0,546 i Требуемая толщина теплоизоляционного слоя определим по формуле 8.2 ([3], стр.49):  тр  из из  1  1 n i 1        тр     kо   н i 1  i  в   Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 54

 1 1  1 тр  из  0,05   0 , 546     0,116 м  0,33  23 8    . Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 125 мм (один слой 100 мм и один слой 25 мм). Поскольку принятая толщина теплоизоляции отличается от требуемой более чем на 10 мм, по формуле 8.3 ([1], стр.49) определим действительное значение коэффициента теплопередачи: k до  где  из.д 1  1   н  i 1   из.д     i  в   из , - принятая толщина теплоизоляционного слоя, м. k до 1 0,125 0,714  0,05  0,31 Вт м  K  2 . Камера 1. Состав стены принимаем такой же, как в камере 2. Температура воздуха в камере tв= +2 0С, охлаждение в камере осуществляется воздухоохладителями при принудительной циркуляции воздуха. Требуемое значение коэффициента теплопередачи: kотр  0,55 Вт ( м 2  K) . Требуемая толщина теплоизоляционного слоя: Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 55

 1 1  1 тр  из  0,05   0 , 546     0,053 м  0,55  23 8    . Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 50 мм. тр k до  kо  0,55 Вт ( м2  K ) . Покрытие охлаждаемых камер. Конструкция и состав покрытия изображены в таблице 2.2 [1]. Камера 2. Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия согласно таблице 8.2. [1]: kотр  0,30 Вт ( м 2  K) . Коэффициент теплопередачи для внутренней поверхности согласно таблице 8.1. [1] принимаем равным  в  7 Вт ( м 2  K) . Суммарное термическое сопротивление слоев принятой конструкции покрытия:  i  1,061 i (см. таблицу 2.2). Требуемая толщина изоляционного слоя: 1 1 1  тр  из  0,05   1 , 061     0,102 м  0,3  23 7    . Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 56

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 100 мм. тр k до  kо  0,30 Вт ( м2  K ) . Камера 1. Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия согласно таблице 8.2 [1]: kотр  0,46 Вт ( м 2  K) . Требуемая толщина теплоизоляционного слоя:  1 1  1 тр  из  0,05   1,061    0,046 м   0,46  23 7    . Принимаем толщину теплоизоляционного слоя 50 мм. тр k до  kо  0.46 Вт (м 2  K ) . Полы охлаждаемых помещений. Конструкция и состав полов изображены в таблице 2.2. Камера 2. Требуемый коэффициент теплопередачи пола для камеры 2 (tв= -18 0 С) согласно таблице 8.3 ([1], стр. 48): kотр  0,25 Вт ( м 2  K). Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 57

Коэффициент  в  6 Вт ( м 2 теплопередачи поверхности пола примем равным:  K) . В расчете учитываем только слои, лежащие выше бетонной подготовки с нагревательными устройствами. Термическое сопротивление слоев конструкции (кроме теплоизоляции) согласно таблице 2.2:  i  0,12 i . Требуемая толщина изоляционного слоя:  1 1  тр  из  0,13   0,12   0, 482   0,25  6     м, тр k до  kо  0,25 Вт ( м2  K ) . Камера 1. Требуемый коэффициент теплопередачи пола для камеры 1 (tв= +20 С) согласно таблице 8.3 ([1], стр. 48): kотр  0,41 Вт ( м Коэффициент  в  6 Вт ( м 2 теплопередачи 2  K). поверхности пола примем равным:  K) . Термическое сопротивление слоев конструкции согласно таблице 2.1: Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 58

 i  0,393 i . Требуемая толщина изоляционного слоя:  1 1 тр  из  0,13   0,41  6   тр k до  kо    0,244 м  ,  0,393   0,41 Вт ( м2  K ) . Внутренние стены. Камера 1. Принимаем, что стена между охлаждаемыми помещениями и грузовым коридором выполнена такой же, как и наружная стена. Требуемый коэффициент теплопередачи kотр  0,46 Вт ( м 2  K) . Требуемая толщина изоляции для внутренней стены:  1 1  1 тр  из  0,05   0 , 546     0,069 м  0,46  8 8    . Принимаем теплоизоляционный слой толщиной 75 мм (один слой 50 мм и один слой 25 мм). Действительное значение коэффициента теплопередачи: Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 59

k до 1 0,075 0,796  0,05  0,43 Вт м  K  2 . Внутренние перегородки. Камеры 1 и 2. kотр  0,3 Вт ( м 2  K). Требуемая толщина теплоизоляционного слоя:  1 1 1  тр  из  0,05   0,076    0,150 м   0,3  8 8    . Принимаем теплоизоляционный слой толщиной 150 мм (один слой 100 мм и один слой 50 мм). тр k до  kо  0,3 Вт ( м2  K ) . Так как разность температур в смежных камерах более 100 С, то необходимо провести проверку на выпадение конденсата на поверхности перегородки в камере с более высокой температурой (в камере 1). По диаграмме i-d влажность воздуха устанавливаем, что при tВ = +20 С и  В = 85 % t Т.Р.= -10 С.  в  2  21 15  0,5 0,3 8 0 С. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 60

 Так как температура внутренней поверхности перегородки в  0.5 0 С выше температуры точки росы tТ.Р.= -10 С, выпадение конденсата не произойдет. Следовательно, толщина теплоизоляционного слоя принята правильно. Результаты расчетов толщины теплоизоляции и коэффициентов теплопередачи ограждаемых конструкций сводим в табл. 2.3. Таблица 2.3 - Результаты расчетов толщины теплоизоляции и коэффициентов теплопередачи ограждаемых конструкций Ограждения tв Наружная стена Камера 2 Камера 1 Покрытие охлаждаемых камер Камера 2 Камера 1 Полы охлаждаемых камер Камера 2 Камера 1 Внутренние стены камер смежных с коридором Перегородки между охлаждаемыми камерами Камеры 1-2 в Rн Rв  , i i kотр k до 8 9 10 11 0,546 0,546 116 53 125 50 0,33 0,55 0,31 0,55 0,142 0,142 1,061 1,061 102 46 100 50 0,30 0,46 0,30 0,46 - 0,16 0,16 0,12 0,393 482 244 482 244 0,25 0,41 0,25 0,41 8 0,125 0,125 0,546 69 75 0,46 0,43 8 0,125 0,125 0,076 150 150 0,3 0,3 , м2.К/Вт м2.К/Вт 2 3 4 5 6 м К/Вт 7 -15 +2 23 23 8 8 0,43 0,43 0,125 0,125 -15 +2 23 23 7 7 0,43 0,43 -15 +2/0 - 6 6 +2/0 8 +2/ -15 8 2. Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.К)  диз , Вт/(м К) , Толщина теплоизоляционного слоя, мм тр  из С , Вт/(м К) 0 1 н 2. 2. Расчет теплопритоков. Общие данные. A  10 м, B  21.5 м, Fнар  A H  10  3.5  35 м2, Fнар.кам1  Fнар  B H  35  21.5 3.5  110 м2, Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 61

Fпокр  A B  10 21.5  215 м2, Fпол  A B  10 21.5  215 м2, Fвн  A H  10 3.5  35 м2, Fпер  B  H  21.5 3.5  75 м2, tв1  2 С, tв2  18 С, tн  31 С, tг  3 С, t c.покр  14.9 С, t c.нар  13.2 С, tкор  10 С. Камера 1. Теплопритоки через ограждающие конструкции. Q1т.нар1  kд.нар1 Fнар.кам1   tн  tв1  0.55 110 ( 31  2)  1754.5 Вт, Q1т.покр1  kд.покр1  Fпокр   tн  tв1  0.46 215 ( 31  2)  2868.1 Вт, Q1т.пол1  kд.пол1  Fпол  tг  tв1  0.25  215  ( 3  2)  53.7 Вт, Q1т.вн1  kд.вн1 Fвн  tкор  tв1  0.43 35 ( 10  2)  120 Вт, Q1т.1  Q1т.нар1  Q1т.покр1  Q1т.пол1  Q1т.вн1  1754.5  2868.1  53.7  120  4796.3 Вт, Q1c.покр1  kд.покр1 Fпокр  t c.покр Q1c.нар1  kд.нар1  Fнар.кам1  t c.нар  0.46  215 14.9  1473.6 Вт,  0.55  110 13.2  798.6 Вт, Q1c1  Q1c.покр1  Q1c.нар1  1473.6  798.6  2272.2 Вт, Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 62

Q1.1  Q1т.1  Q1c1  4796.3  2272.2  7068.5 Вт. Теплопритоки от грузов при холодильной обработке. Mпр1  0.8 G1  0.8 64200  51360 кг, i пр1 Q2пр1   ( 351  327 )  24 Дж/(кгК), Mпр1  i пр1  24  3600 51360 24  14.267 24 3600 Вт, Mт1  0.01  Mпр1  0.01 51360  514 кг, cт1  2.3 10 3 Дж/(кгК), t1т1  8 С, Q2тр1  Mт1  cт1   t1т1  tв1  514  2.3 10 3  ( 8  2)  7.093 Вт, Q2.1  Q2пр1  Q2тр1  14.267  7.093  21.36 Вт. Эксплуатационные теплопритоки. q4  11.6 Вт/м2, Q4.1  q4 F1  11.6  214  2482.4 Вт. Общие теплопритоки в камеру 1. Qоб1  Q1.1  Q2.1  Q4.1  7068.5  21.36  2482.4  9572.26 Вт. Камера 2. Теплопритоки через ограждающие конструкции. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 63

Q1т.нар2  kд.нар2 Fнар  tн  tв2  0.55  35  ( 31  18)  943.25 Вт, Q1т.покр2  kд.покр2  Fпокр   tн  tв2  0.3  215 ( 31  18)  3160.5 Вт, Q1т.пол2  kд.пол2  Fпол   tг  tв2  0.41  215  ( 3  18)  1851 Вт, Fвн2  Fвн  Fпер  35  75  110 м2, Q1т.вн2  kд.вн2 Fвн2  tкор  tв2  0.43  110  ( 10  18)  1324 Вт, Q1т.пер2  kд.пер1-2 Fпер  tв1  tв2  0.3 75  ( 2  18)  450 Вт, Q1т.2  Q1т.нар2  Q1т.покр2  Q1т.пол2  Q1т.вн2  Q1т.пер2  943.25  3160.5  1851  1324  450  7728.75 Вт, Q1c.покр2  kд.покр2 Fпокр t Q1c.нар2  kд.нар2  Fнар  t  0.3  215 14.9  961.05 Вт, c.покр c.нар  0.55  35 13.2  254.1 Вт, Q1c2  Q1c.покр2  Q1c.нар2  961.05  254.1  1215.1 Вт, Q1.2  Q1т.2  Q1c2  7728.7  1215.1  8943.8 Вт, Теплопритоки от грузов при холодильной обработке. Mпр2  0.8 G2  0.8 43000  34400 кг, i пр2 Q2пр2   ( 17.6  3.80 )  13.8 Дж/(кгК), Mпр2 i пр2 24  3600  34400  13.8  5.4944 24 3600 Вт, Mт2  0.01  Mпр2  0.01 34400  344 кг, cт2  2.3 10 3 Дж/(кгК), t1т2  12 С, 3 Q2тр2  Mт2  cт2  t1т2  tв2  344 2.3 10  ( 12  18)  4.747 Вт, Q2.2  Q2пр2  Q2тр2  5.4944  4.747  10.24 Вт. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 64

Эксплуатационные теплопритоки. q4  11.6 Вт/м2, Q4.2  q4 F2  11.6 215  2494 Вт. Общие теплопритоки в камеру 1. Qоб2  Q1.2  Q2.2  Q4.2  8943.8  10.24  2494  11448 Вт. 2.2 Выбор расчетного режима. Расчет холодильного цикла Расчеты проводим согласно [1], стр. 74-75. Принимаем, что охлаждение камер осуществляется двумя холодильными машинами, имеющими одинаковые структурные схемы. Составляем структурную схему холодильном установки (рисунок 2.3). Для этого принимаем, что охлаждение камер будет осуществляться однотемпературной холодильной машиной с охлаждением конденсатора водой из оборотной системы. Рисунок 2.3 - Расчетная схема хладоновой холодильной машины с регенеративным теплообменником Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 65

Выбираем расчетные режимы установок. Температура кипения R22. Для камеры 1 to1  tв1  15  2  15  13 С. Для камеры 2 to2  tв2  15  18  15  33 С. Температуру воды, поступающей на конденсатор, принимаем на 6 °С выше температуры воздуха по смоченному термометру, которую определяем с помощью і – d - диаграммы влажного воздуха. Для условий Саранска она равна tнм=20 °С, следовательно tw1  tн.м  6  20  6  26 С. Перегрев паров в испарителе и трубопроводе принимаем равным 5 °С, а в теплообменнике - 20 °С. Принимаем, что подогрев воды в конденсаторе tw= 4°С, поэтому температура конденсации tк  tw1  t w  3  26  4  3  33 С. Цикл изменения состояния R22 в холодильном цикле для камеры 1 приведен на рисунке 2.4. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 66

Рисунок 2.4 - Цикл изменения состояния R22 в холодильном цикле для камеры 1 Значения параметров в характерных точках цикла для камеры 1 приведены в таблице 2.4. Таблица 2.4 - Значения параметров в характерных точках цикла для камеры 1 Температура, Давление, Удельный объ- Энтальпия, °C МПа ем, м3/кг кДж/кг 1’’ -13 0,318 0,07213 400,36 1’ -8 0,318 0,07389 403,64 1 12 0,318 0,081343 417,317 2 82 1,288 0,023613 456,769 3` 33 1,288 0,00329 240,95 3 28 1,288 - 234,14 4 -13 0,318 0,01923 234,14 Точка Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 67

Цикл изменения состояния R22 в холодильном цикле для камеры 2 приведен на рисунке 2.5. Рисунок 2.5 - Цикл изменения состояния R22 в холодильном цикле для камеры 2 Значения параметров в характерных точках цикла для камеры 2 приведены в таблице 2.5. Таблица 2.5 - Значения параметров в характерных точках цикла для камеры 2 Температура, Давление, Удельный Энтальпия, °C МПа объем, м3/кг кДж/кг 1’’ -33 0,144 0,15484 391,91 1’ -28 0,144 0,15623 395,19 1 -8 0,144 0,171693 407,452 2 98 1,288 0,025207 470,303 3` 33 1,288 0,00329 240,95 3 28 1,288 - 234,14 4 -33 0,144 0,05172 234,14 Точка Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 68

2.3 Тепловой расчет и выбор компрессора Требуемая холодопроизводительность для подбора компрессоров определяется по формулам ([1], стр. 62) 3 Q0Т1  k1  Qоб1  10 3 Q0Т2  k2  Qоб2  10 3  1.05  9572.26  10 3  1.07 11448  10  10.1 кВт,  12.2 кВт, где k1, k2 – коэффициенты, учитывающие потери в трубопроводах и аппаратах холодильных установок ([1], стр. 62). Дальнейшие расчеты проводим согласно [1], стр. 75-77. Камера 1. Удельная массовая холодопроизводительность R22 q0  i 1''  i 4  400.36  234.14  166.2 кДж/кг. Удельная работа сжатия в компрессоре lт  i 2  i 1  456.769  417.317  39.45 кДж/кг. Удельная тепловая нагрузка на конденсатор qк  i 2  i 3'  456.769  240.95  215.8 кДж/кг. Требуемый массовый расход хладагента Mт  Q0Т1 q0  10.1  0.0608 166.2 кг/с. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 69

Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора Vт  Mт  v1   0.0608 0.08191  0.00586 0.85 м3/с. Значение  = 0,85 принято по графику рисунке 11.2 [1] при Pк P0  4.05 для сальниковых компрессоров (С = 4,5%). По значению V т= 0,0058 м3/с из таблице 12.1 [1] выбираем холодильную машину 1МКВ6-1-2. Объемная производительность компрессора 2ФВБС-6 (компрессор для работы на хладоне, вертикальный, одноступенчатый, бессальниковый) Vкм = 0,0086 м3/с. Характеристика хладоновой холодильной машины с непосредственным охлаждением камер, а также агрегатов и камерного оборудования, входящих в комплект машины приведена в таблице 2.6. Таблица 2.6 - Характеристика хладоновой холодильной машины с непосредственным охлаждением камер, а также агрегатов и камерного оборудования, входящих в комплект машины Марка Хладоновая холодильная маИсполнение шина для охлаждения воздуха Холодопроизводительность, кВт Марка Теоретическая объемная произКомпрессор водительность, л/с Потребляемая мощность, кВт Площадь поверхности тепло- Конденсатор обмена, м2 Воздухоохладители Количество заряженного хладагента, кг Количество заряженного масла, кг Габаритные размеры агрегата, мм Масса, кг 1МКВ6-1-2 Раздельное 10,1 2ФУБС9 8,6 4,2 35 318,5 15 4 910620600 460 Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 70

Коэффициент рабочего времени компрессора b  Vт 0.00586  0.7 0.0086 ,  Vкм следовательно, машина подобрана правильно. Действительный массовый расход  Mкм  Vкм  v1 0.85  0.0086  0.0892 0.08191 кг/с. Действительная холодопроизводительность компрессора Q0.д  Mкм q0  0.0892 166.2  14.8 кВт. Мощность привода компрессора Nт  lт  Mкм  39.45 0.0892  3.5 кВт, Ni  Ne  Nэ  Nт  3.5  5 0.7 кВт,  5  5.6 0.9 кВт, i Ni  мех Ne  эл  5.6  6.6 0.85 кВт. Тепловая нагрузка на конденсатор в теоретическом цикле Qк  Mкм  qк  0.0892 215.8  19.2 кВт. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 71

Действительная нагрузка на конденсатор Qк.д  Q0.д  Ni  14.8  5  19.8 кВт. Камера 2. Удельная массовая холодопроизводительность R22 q0  i 1''  i 4  391.91  234.14  157.8 кДж/кг. Удельная работа сжатия в компрессоре lт  i 2  i 1  470.303  407.452  62.85 кДж/кг. Удельная тепловая нагрузка на конденсатор qк  i 2  i 3'  470.303  240.95  229.4 кДж/кг. Требуемый массовый расход хладагента Mт  Q0Т2 q0  12.2  0.0773 157.8 кг/с. Требуемая теоретическая объемная производительность компрессора Vт  Mт  v1   0.0773  0.17169  0.0177 0.75 м3/с. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 72

Значение = 0,75 принято по графику рис. 11.2 [1] при Pк P0  8.94 для саль- никовых компрессоров (С = 4,5%). По значению Vт=0,0177 м3/с из таблице 12.1 [1] выбираем холодильную машину 2МКВ18-1-2. Объемная производительность компрессора 2ФУБС-18, входящего в комплект этой машины, Vкм = 0,0229 м3/с. Характеристика хладоновой холодильной машины с непосредственным охлаждением камер, а также агрегатов и камерного оборудования, входящих в комплект машины приведена в таблице 2.7. Таблица 2.7 - Характеристика хладоновой холодильной машины с непосредственным охлаждением камер, а также агрегатов и камерного оборудования, входящих в комплект машины Марка 2МКВ18-1-2 Хладоновая холодильная маВ виде моношина для охлаждения возду- Исполнение блока ха Холодопроизводительность, Вт 22,6 Марка 2ФУБС-18 Теоретическая объемная произКомпрессор 22,9 водительность, л/с Потребляемая мощность, кВт 18,5 Площадь поверхности тепло- Конденсатор 72 2 обмена, м Воздухоохладители 205 Количество заряженного хладагента, кг 40 Количество заряженного масла, кг 10 Габаритные размеры агрегата, мм 188517201800 Масса, кг 1400 Коэффициент рабочего времени компрессора b  Vт Vкм  0.0177  0.8 0.0229 , Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 73

следовательно, машина подобрана правильно. Действительный массовый расход  Mкм   Vкм 0.75 0.0229  0.1 0.17169 кг/с.  v1 Действительная холодопроизводительность компрессора Q0.д  Mкм q0  0.1 157.8  15.8 кВт. Мощность привода компрессора Nт  lт Mкм  62.85  0.1  6.3 кВт, Ni  Ne  Nэ  Nт  6.3  9 0.7 кВт,  9  10 0.9 кВт, i Ni  мех Ne  эл  10  12 0.85 кВт. Тепловая нагрузка на конденсатор в теоретическом цикле Qк  Mкм  qк  0.1 229.4  22.9 кВт. Действительная нагрузка на конденсатор Qк.д  Q0.д  Ni  15.8  9  24.8кВт. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 74

2.4 Тепловой конструктивный расчет узла конденсации Расчет конденсатора [9] стр. 316-320. Расчет проведем для конденсатора второй камеры. Выбираем горизонтальный кожухотрубчатый конденсатор. Массовый расход воды через конденсатор Gw  Qк.д cw   t  w 24.8  1.48 4.183 4 кг/с, где cw – удельная теплоемкость воды, кДж/(кгК); tw - подогрев воды в конденсаторе tw= 4°С (см. подраздел 2.2). В качестве поверхности теплопередачи выбираем шахматный пучок (рисунок 2.6) из медных труб со стандартным наружным оребрением: внутренний диаметр dвн = 0,0132 м; диаметры окружности выступов и впадин соответственно dв = 0,021 м и d0 = 0,0165 м; шаг ребер u = 0,002 м; площади наружной и внутренней поверхностей 1 м длины трубы соответственно F'н = 0,149 м2 и F'вн = 0,0415 м2, коэффициент оребрения  = F'н / F'вн = 3,6. Рисунок 2.6 – Пояснения к расчету Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 75

Приняв скорость воды в аппарате w = 1,9 м/с, определяем число труб в одном ходе 4Gw n1    w  dвн 2 4 1.48  w   6 2 998.2 0.0132 1.9 . Уточняем скорость воды 4Gw w   4  1.48  2   w dвн  n1  2  1.8 998.2 0.0132 6 м/с. Для расчета коэффициента теплоотдачи со стороны воды определяем критерии Рейнольдса и Нуссельта Rew  Nuw  0.021 Rew 0.8 w  dвн  w Pr w 1.8  0.01 6  23618 1.01  10 0.43  0.02  23618 , 0.8  7.03 0.43  153.1. где w, Prw – кинематическая вязкость, м2/с и число Прандтля воды, соответственно. Коэффициент теплоотдачи со стороны воды w  Nuw   w dвн  153.1  0.597  6924 0.0132 Вт/(м2К), где w – теплопроводность воды, Вт/(мК). Ориентировочное значение плотности теплового потока Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 76

A  1 1   i/ i w q'  0.7  A  m 1 1 4  2.6  10 6924  2473 ,  0.7  2473  4  6924 Вт/м2, где А – эмпирический коэффициент, m – температурный напор, C. Число труб, располагаемых по большой диагонали внешнего шестиугольника (рисунок 2.7) S  1.3  dн  1.3  0.021  0.027 м, 3 3 Qк.д 10 3 3 24.8  10 m  0.75   0.75   8 q'  S  dвн ( l/D) 7039  0.027  0.0132  8 , m  9, nв  m 9   4 n  5 2 2 , в . Рисунок 2.7 - Размещение труб в трубной решетке Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 77

Предварительные вычисления для определения удельного теплового потока со стороны R22  F' в  d 2  d 2 н 0 2u cos/2    2  0.021  0.0165 2 0.002 0.95372  2  0.139 м 2, F' г  F' н  F' в  0.149  0.139  0.01 м2,  h'р  2   0.0063 dн р  1.3  2 0.25   dн  d0  1.3  F' в F' н м, E 0.75 d0  h'р  F' г F' н 0.139 0.75 0.0165 0.01 1    3.24 0.149 0.0063 0.149 . Коэффициент в уравнении для определения удельного теплового потока со стороны R22 4 2 3 qк   R22   R22  g  nв  B  0.72     R22  d0 2 4 2 3 229.4 1390 0.0691 9.81  5   0.72    4 2 2.57  10 0.0165  0.167    р  0.167  3.6 3.24  5496 (Вт/(м2К))/К-0,25, где R22, R22, R22 - плотность, кг/м3; динамическая вязкость, Пас; теплопроводность, Вт/(мК) R22, соответственно; nв - число труб, располагаемых по большой диагонали внешнего шестиугольника (см. рисунок 2.6). Для нахождения qвн, решим графически при заданных значениях а, совместно уравнения Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 78

qw   a  qa    A   a  m  B   a , 0.75 a , где m – ориентировочный температурный напор, а – изменяемый в пределах от 0,5 до 2 температурный напор. 10000 9300 8600 7900 qw   a  7200 qa   a  6500 5800 5100 4400 3700 3000 0.5 1 1.5 2 a qвн  6600 Вт/м2. Рисунок 2.8 – Графоаналитическое определение плотности теплового потока Общее число труб в аппарате 2 2 n  0.75  m  0.25  0.75 9  0.25  61, Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 79

число ходов в аппарате по воде z  n 61   10 n1 6 , n  z  n1  10 6  60 . Для того чтобы использовать часть аппарата под ресивер, освобождаем трубный пучок от трех нижних рядов. Число исключенных труб nиск  i  m1 91  1  ( i  1)  3   1  ( 3  1)  18 2 2 . Число оставшихся труб nост  n  nиск  60  18  42 . Диаметр трубной решетки D  m  S  9 0.027  0.243 м. Для изготовления кожуха аппарата выбираем трубу с внутренним диаметром 273 мм и толщиной стенки 9 мм. Площадь внутренней поверхности теплопередачи Fвн  Q  3 к.д  10 qвн  3 24.8  10  6600  3.76 м 2. Длина одной трубы в аппарате Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 80

Fвн l    dвн  n   3.76  1.5 0.0132 60 м. Отношение l/D = 1,5/0,243 = 6,2. Это приемлемо, так как для современных аппаратов средние значения l/D лежат в пределах 4-8. Общий вид конденсатора приведен на рисунке 2.9. Рисунок 2.9 – Конденсатор КХ110 Аналогичный расчет для 1 камеры дал следующие результаты qвн  6500 Вт/м2, D  m  S  9 0.027  0.243 м, Fвн  Q  3 к.д  10 qвн  3 19.8  10  6500  3.05 м 2, Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 81

Fвн l    dвн  n   3.05  1.2 0.0132 60 м, l 1.2   4.9 D 0.243 . Соответственно, для 1 камеры выбираем конденсатор 273КП-4-Б5/13,2-1,21-У-И по ТУ 3612-023-00220302-01, где: 273 - диаметр кожуха, мм; КП – горизонтальный конденсатор с плавающей головкой; 4 - давление в кожухе, МПа; Б5 материал исполнения (трубная решетка и трубы – медь); 13,2 - диаметр теплообменных труб, мм; 1,2 - длина труб, мм; 1 - одноходовой; У - климатическое исполнение; И - с деталями для крепления изоляции. Схема оборотного водоснабжения с применением градирни приведена на рисунке 2.10. I - градирня; II - конденсатор холодильной машины; III - центробежный насос; 1-8 - запорные вентили; 9 - манометр; 10 - расходомер Рисунок 2.10 - Схема оборотного водоснабжения с применением градирни Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 82

Суммарная тепловая нагрузка на конденсаторы камер 1 и 2 Qк=44,6 кВт. Суммарный расход воды на конденсаторы камер 1 и 2 ([2], стр. 316) Vв  Qк   t w  cв   в 44.6  0.00267 4 4.182 1000 м3/с, где св – теплоемкость воды, кДж/(кгК); в – плотность воды, кг/м3. Тепловая нагрузка на градирню ([1], стр. 149) Qгр  1.03  Qк  1.03 44.6  45.9 кВт. Требуемая площадь поперечного сечения градирни ([1], стр. 148) Fп.сеч  Qгр qF  45.9  1.31 35 м 2, где qF – удельная тепловая нагрузка на 1 м2 поперечного сечения насадки в градирни, кВт/м2. По Fп.сеч по таблице 15.1 [1], стр. 159, выбираем вентиляторную градирню ГПВ-80. Задаемся коэффициентом эффективности градирни гр=0,4. Температура воды на выходе из градирни ([1], стр. 148)  1  1   20  4  1  1   26 tw1  tн.м  t w       0.4  гр    С. Количество форсунок Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 83

nф  Vв gф  0.00267 1.4 10 3  2 где gф – объемный расход через одну форсунку, м3/с. 2.5 Тепловой конструктивный расчет испарительной системы Испарители по камерам распределим в соответствии с тепловыми нагрузками. Требуемая площадь теплопередающей поверхности ([3], стр. 99): FИ  QОБ k И  T , где Qоб - тепловая нагрузка на камерное оборудование, равная сумме теплопритоков в данную камеру, Вт; kи - расчетный коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(м2К); т - расчетная разность температур между воздухом и хладагентом (температурный напор), С. Камера 1. Расчетные значения kи и т, согласно [3], стр. 192 kи  14 Вт/(м2К),  т  14 С. Тогда Fи1  Qоб1 kи   т  9551.61  48.73 14  14  3 18.5  55.5 м2. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 84

Объёмный расход воздуха [3], стр. 192 Qоб1 3 Vвоз   воз   i воз1  i воз2 10 3 9551.61 3  1.27 ( 0.5  2.5 ) 10 3  0.836 м3/с. Выбираем навесные воздухоохладители НВОЛ-1-80 с площадью поверхности охлаждения 20 м2. Общий вид охладителя приведен на рисунке 2.11. 2 R22 3 1910 4 R22 1 960 1 – испаритель Х160, 2 - терморегулирующий вентиль, 3 - электродвигатель, 4 - вентилятор Рисунок 2.11 - Воздухоохладитель сухой фреоновый НВОЛ-1-80 Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 85

Камера 2. kи  10.7 Вт/(м2К),  т Fи2  Qоб2 kи    т  10 С. 11438.3  106.9 10.7  10 205 м2, Qоб2 3 Vвоз   воз   i воз1  i воз2 10 3  11438.3 3 3  1.33 1.43 ( 18  20)  10 м3/с. Выбираем 5 навесных воздухоохладителей НВОЛ-1-80. 2.6 Расчет выбора вспомогательного оборудования Расчет и подбор трубопроводов Расчет диаметров трубопроводов холодильного контура между компрессором и испарителем. Определим диаметр трубопровода между компрессором и испарителем для первой камеры. Количество пара, образующееся в испарителе Ga1  Q0Т1 i 1  i4  10  0.0577 407.452  234.14 кг/с, где Q0T1 – холодопроизводительность первой холодильной установки, кВт; i1, i4 – энтальпии на входе и выходе в испаритель, кДж/кг. Объем пара, движущегося на этом участке Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 86

Va1  Ga1  v1  0.0577  0.17169  0.0099 м3/с, где v1 – удельный объем пара, м3/кг. Допустимая скорость пара во всасывающем трубопроводе w=10 м/с [9]. Внутренний диаметр трубы 4  Va1 dвн1   w 4  0.0099  0.0355   10 м.  Выбираем трубу 573,5 мм, тогда dвн=0,05 м, а фактическая скорость w  4  Va1   dвн 2 4  0.0099    0.05 2  5.04 м/с. Расчет и подбор водяного насоса. Расчет и подбор водяного насоса проведем по главе 16 ([3], стр. 150) Площадь поперечного сечения трубы: fтр  Vв w 0.00267  0.00334 0.8 м 2.  Внутренний диаметр круглой трубы: dвн  4  Vв  w  4  0.00267  0.065  0.8 м. Ближайшее стандартное значение 0,0508 м (2``). Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 87

Уточняем скорость движения воды в трубопроводе:  fтр   dвн 2 4  Vв w   2  0.00203 м 2, 0.00267  1.3 0.00203 м/с.  fтр 0.0508 4 Рассчитываем число Рейнольдса:  в w  dвн Reв   в 1000  1.3  0.0508  83 0.8 . Определяем коэффициент трения:  тр  k 64   0.11      dвн Reв  0.25  0.06  64   0.11     0.0508 83  0.25  0.13002 . Потери давления от трения на участке длиной 5 м: p тр   тр  в w dвн  2 3  l  10 2 2 0.13002 1000  1.3 3    5  10  10.81 0.0508 2 кПа. Потери давления в местных сопротивлениях: 2 Z   м   в w 2 10 3 2 1000  1.3 3  52.4   10  44.28 2 кПа. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 88

Общие потери давления в циркуляционном кольце: p  p тр  Z  10.81  44.28  55.09 кПа. Расчетный напор: p H  3  10  в g 3 55.09  10   5.6 1000 9.81 м. Подбор насоса производим по таблице 16.7 ([3], стр. 158). Подача в л/с – 2,67. Из имеющихся насосов типа К наиболее близким по требуемым параметрам является насос марки К8/18б при частоте вращения вала 48,33 с-1 (2900 об/мин) с подачей 3 л/с. 2.7 Описание спроектированного варианта Разработанная схема холодильной установки непосредственного охлаждения, работающая на R22 представлена на рисунке 2.12. Холодильная машина состоит из компрессорно-конденсаторного агрегата, испарителей и пускозащитной арматуры. Из компрессора 1 пар поступает в конденсатор воздушного охлаждения 2. Сконденсированный хладагент собирается в ресивере 3, откуда через фильтр-осушитель 4, теплообменник 5 и терморегулирующие вентили 6 жидкий хладон поступает в испарители 7. Образующийся в испарителях пар через теплообменник 5 отсасывается компрессором. Постоянное давление, соответственно и постоянная температура кипения в испарителе, а также защита от повышенного давления в конденсаторе обеспечиваются с помощью реле низкого и реле высокого давления 8. Заданная температура воздуха в грузовом помещении поддерживается путем периодического пуска и остановки компрессора. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 89

Рисунок 2.12 - Схема холодильной установки на R22 с воздухоохладителями непосредственного охлаждения Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 90

3 Автоматическое регулирование температурного режима камер холодильника Проектируемая холодильная камера с точки зрения автоматического регулирования температурного режима представляют собой объект, обладающий большой инерционностью: тепловая емкость камеры, а, следовательно, и температура ее при кратковременных изменениях внешних и внутренних теплопритоков меняются очень медленно. Для автоматического регулирования температуры воздуха в камерах применяем двухпозиционные регуляторы с малым дифференциалом (0,5-1,0 °С). Также предусматриваем схему локального регулирования с помощью индивидуальных реле температуры для каждой камеры, а именно полупроводниковые реле температуры типа ПТР-2. Датчики регуляторов температуры устанавливаются в точках с условной средней температурой воздуха, т.е. стенах камеры в центральном проходе на две трети высоты от пола и ограждаем от механических повреждений. Вторичные приборы регуляторов температуры размещаются на центральном щите автоматики (ЦЩА) холодильной установки. Принятое проектное решение предусматривает камеры с охлаждением воздухоохладителями с безнасосной подачей. Эти камеры оборудуются навесными воздухоохладителями. Поддерживать температуру воздуха в этих камерах с требуемой точностью (0,5…1,5° С в зависимости от назначения камеры) затруднительно вследствие того, что тепло отводится естественной конвекцией (частично лучеиспусканием) и в камерах образуются застойные зоны. Неравномерность температуры в камерах может достигать 2…6° С. Схема автоматизации камер при безнасосной подаче жидкого хладагента R22 показана на рисунке 3.1. Заполнение воздухоохладителей хладагентом регулируется терморегулирующим вентилем ТРВ (камера 1). Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 91

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема автоматизации регулирования температурного режима камер холодильника с безнасосной подачей Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 92

ТРВ являются регуляторами прямого действия. На мембрану ТРВ, которая перемещает регулирующий клапан, действуют две силы: давление в термочувствительной системе, которая с помощью термобаллона воспринимает температуру отсасываемых из воздухоохладителей паров t0п, и давление кипения жидкого R22, соответствующее температуре кипения t0ж. Клапан регулятора перемещается силой, зависящей от перегрева пара t= t0п - t0ж. При недостаточной подаче жидкого хладагента в воздухоохладители перегрев пара увеличивается, клапан ТРВ открывается больше, и подача жидкости увеличивается, при уменьшении перегрева подача жидкости уменьшается. Перегрев можно регулировать в пределах от 1,5 до 10° С. Дросселирование жидкости осуществляется в клапане ТРВ. При неисправности ТРВ и его отключении регулировать подачу жидкости можно вручную при помощи регулирующего вентиля РВ. Регулирование выполняется при помощи реле температуры РТ и соленоидного вентиля СВ. При повышении температуры воздуха в камере РТ включает СВ на трубопроводе подачи хладагента в воздухоохладители. Если температура опускается ниже заданного предела, РТ отключает СВ, и он закрывается. Перед соленоидным вентилем устанавливают фильтр и запорный вентиль для его осмотра и ремонта. Для дистанционного измерения температуры с центрального щита автоматики ЦЩА в камере устанавливают термометр сопротивления ТС (ТСМ-ХП), который работает в комплексе с многоточечным переключателем ПМТ и логометром Лг. При применении многоточечных регуляторов температуры дополнительная установка ТС для дистанционного измерения температуры не требуется, так как оно осуществляется в точках регулирования по тем же каналам и одним датчиком. Местное (контрольное) измерение температуры выполняют при помощи технического стеклянного термометра Т для складских помещений, который устанавливают в камере стационарно или на переносной подставке. На жидкостных подающих линиях для наладки системы и первоначальной регулировки распредеЛист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 93

ления холодильного агента по воздухоохладителям камеры устанавливают ручные регулирующие вентили РВ. При оттаивании воздухоохладителей горячими парами холодильного агента необходимое давление устанавливают при помощи запорного вентиля по манометру М. Для автоматического заполнения воздухоохладителей вместо ТРВ в камере 2 применяют комбинированные реле температуры (КТР-2 системы ВНИХИ), которые совмещают в себе реле разности температур и реле температуры. В качестве датчиков реле разности температур служат термометры сопротивления 1ТС и 2ТС, устанавливаемые на жидкостном и газовом трубопроводах, они воспринимают соответственно температуру кипения жидкости и температуру отсасываемых паров. Датчиком реле температуры является также термометр сопротивления 3ТС, устанавливаемый в камере. Для дистанционного измерения температуры воздуха в камерах целесообразно в целях уменьшения количества приборов устанавливать термометр сопротивления с двойным чувствительным элементом ТСМ-020 взамен двух термометров сопротивления типа ТСМ-ХП. КТР (реле разности температур и реле температуры) имеет выходы в виде электрических контактов, которые управляют соленоидным вентилем СВ на линии подачи жидкого R-22 в воздухоохладители. Контакты КТР включаются в цепь управления СВ последовательно. Периодическая работа СВ в зависимости от перегрева продолжается до тех пор, пока температура воздуха в камере не опустится ниже заданного предела и контакт реле температуры не разомкнется. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 94

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В настоящем проекте разработана холодильная камера, имеющая в своем составе: камеру 1 для хранения молочных продуктов и камеру 2 для хранение мороженого и сливочного масла. Камера расположена в г. Саранск, с. Горяйновка. Расчетные параметры внутреннего воздуха (для г. Саранск) и продуктов: камера 1 - расчетная температура +2 0С; расчетная относительная влажность 80 %; температура поступающих продуктов +8 0С; камера 2 - расчетная температура -18 0С; расчетная относительная влажность 90 %; температура поступающих продуктов 12 0С. Холодильные установки работают на хладагенте R22. В работе проведен калорический расчет, тепловой и конструктивный расчет и подбор основных элементов технологической схемы. Общие теплопритоки в камеру 1 составили 9551,61 Вт, в камеру 2 11438,3 Вт. Действительная холодопроизводительность компрессора для камеры 1 составила 14,8 кВт, для камеры 2 - 15,8 кВт. Действительная нагрузка на конденсатор для камеры 1 составила 19,8 кВт, для камеры 2 - 24,8 кВт. В результате расчетов выбраны конденсаторы: для камеры 1 КТГ-40, для камеры 2 КТГ-80; навесные воздухоохладители НВОЛ-1-80 с площадью поверхности охлаждения 84 м2 для камеры 1 – 3 шт., для камеры 2 – 5 шт. Также, для оборотной системы водоснабжения градирни, подобран насос марки К8/18б с частотой вращения вала 48,33 с-1 (2900 об/мин) и подачей 2,2 л/с. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 95

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – М.: Агропромиздат, 1987. – 221 с. 2 Крылов и др. Проектирование холодильников. – М.: Пищевая промышленность, 1972. – 313 с. 3 Лашутина Н. Г., Верхова Т. А., Суедов В. П. Холодильные машины и установки. - М.: КолосС, 2006. - 440 с. 4 Бараненко Л. В., Куцакова В. Е., Борзенко Е. И., Фролов С. В. - Примеры и задачи по холодильной технологии пищевых продуктов. Ч. 3. Теплофизические основы. - М.: КолосС, 2004. - 249 с. 5 Зеликовский И. Д., Каплан Л. Г. Малые холодильные машины и установки: Справочник. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989. - 672 с. 6 Кондрашова Н. Г., Лашутина Н. Г. Холодильно-компрессорные машины и установки: Учебник для машиност. техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк.. 1984. - 335 с. 7 Куцакова B. Е., Уварова Н. А., Мурашов С. В., Ишевский А. Л.. Примеры и задачи по холодильной технологии пищевых продуктов. Ч. 2. Общая технология отрасти: Учебники и учеб, пособия для студентов вузов / В. Е. Куцакова, Н. А. Уварова, C. В. Мурашев. А. Л. Ижевский. - М.: КолосС, 2003. – 240 с. 8 Аверин Г. Д., Бражников А. М., Васильев А. И., Малова Н. Д. - Примеры расчетов по курсу «Холодильная техника». Подо ред. Маловой Н.Д. – М.: Агропромиздат, 1986 – 186 с. 9 Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин: Учеб, пособие для вузов по специальности «Холодильные и компрессорные машины и установки» / Е. М. Бамбушек, Н. Н. Бухарин, Е. Д. Герасимов и др.; Под общ, ред. И. А. Сакуна. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - 423 с. 10 Ужанский В. С. Автоматизация холодильных машин и установок. - 2-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - 304 с. Лист БР-02069964-35.03.06-12-19 Изм. Лист № докум. Подп. Дата 96

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв