1. 3 Выбор планировки блока холодильных камер

2. Строительная площадь камеры для овощей Fстр, м2

3. F_стр=β_F х F_гр, (3.1)

4. где β_F- коэффициент использования площади холодильной камеры для овощей, который

5. учитывает наличие проходов, отступов от стен и колонн.

6. F_стр= 0,8 х 2,2=1,76 м²

   1. В соответствии с требованиями к планировке холодильных камер овощи будут храниться в одной камере, строительная площадь которой равна

F_стр = 6,6 + 1,76 = 8,36 м²

4 Расчёт толщины теплоизоляции

Искомая толщина тепловой изоляции ограждения δ_из, м

δ_из = λ_из1 х K - (1α₁+δ₁ х λ₁ + δ₂ х λ₂ +…+ δ_n х λ_n + 1α₂), (4.1)

где λ_из - коэффициент теплопроводности принятого теплоизоляционного материала, Втм∙К;

К - рекомендуемое значение коэффициента теплопередачи ограждения, Втм²∙К;

δ₁, δ₂, …, δ_n - толщины отдельных слоев ограждения, м;

λ₁, λ₂, …, λ_n - коэфициенты теплопроводности материалов соответствующих слоев

ограждения, Втм∙К;

α₁- коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения холодильной камеры,

Втм²∙К;

α₂- коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения холодильной камеры,

Втм²∙К.

В связи с тем, что рассчитанная толщина тепловой изоляции редко совпадает со стандартной толщиной теплоизоляционных пластин, ее округляют в большую сторону до величины, кратной стандартной толщине плит. Увеличение толщины тепловой изоляции приводит к изменению коэффициента теплопередачи ограждения, получившему название действительного коэффициента теплопередачи КД.

Действительный коэффициент теплопередачи КД

КД = 11α₁ + δ_огр х λ_огр + δ_из х λ_из + 1α₂, (4.2)

где δ_огр х λ_огр - термическое сопротивление слоев ограждения за исключением слоя тепловой

изоляции;

δ_из х λ_из - термическое сопротивление с округленной толщиной теплоизоляции.

Полученное значение КД увеличивается на (10÷20)% для компенсации возможных дефектов теплоизоляционных работ и теплопритоков через тепловые мосты, не учитываемые в расчёте.

К_расч = КД (1,1÷1,2), (4.3)

4.1 Расчёт толщины теплоизоляции наружных стен

Так как город Екатеринбург располагается в умеренно-континентальной климатической зоне, в качестве несущей конструкции для наружной стены здания выбираем кирпич толщиной 380мм (1,5 кирпича).

Коэффициент теплопередачи К = 0,38

Рисунок 1- Конструкция наружной стены

Таблица 4.1 - Конструкция наружной стены

Конструкция наружной стены	λ, ВтмхК	δ, м
Цементная штукатурка	0,88	0,01
Кирпичная кладка	0,82	0,64
Цементная штукатурка	0,88	0,01
Рубероид	0,18	0,008
Пенопласт полиуретановый жесткий ПУ-101	0,041	-
Цементная штукатурка	0,88	0,02

Коэффициент теплоотдачи α₁ поверхности наружной стены, принимается равным α₁=23,3, т.к. блок холодильных камер расположен на первом этаже.

Для внутренней поверхности наружных стен (со стороны холодильной камеры) значение коэффициента теплоотдачи составляет α₂=8 Втм²К для камер без принудительной вентиляции воздуха и α₂=16 Втм²К для камер с приточно-вытяжной вентиляцией.

Толщина тепловой изоляции наружной стены δ_из, м

δ_из=0,041 х 10,5 - (123,3 + 40,010,88 + 0,640,82 + 0,0080,18 + 18) = 0,039 м

Толщина слоя теплоизоляции наружной стены принимается равной 50 мм.

Действительный коэффициент теплопередачи КД наружной стены

КД=11α₁+δ_огр х λ_огр+δ х λ₄ + 1α₂

КД=1123,3+40,01 х 0,88 + 0,64 х 0,82 + 0,008 х 0,18 + 0,05 х 0,041 + 18 = 0,44 Втм²хК

Расчётный коэффициент теплопередачи КД наружной стены

К_расч = КД (1,1÷1,2)

К_расч = 0,44 х 1,1=0,49 Втм²хК

Ширина наружной стены равна 738 мм

4.2 Расчет толщины теплоизоляции внутренних стен и

перегородок в тамбур

Коэффициент теплопередачи К=0,56

Рисунок 2 - Конструкция внутренних стен и перегородок в тамбур

Таблица 4.2 - Конструкция внутренних стен и перегородок в тамбур

Конструкция внутренних стен и перегородок в тамбур	λ,ВтмхК	δ, м
Цементная штукатурка	0,88	0,01
Кирпичная кладка	0,82	0,25
Битум нефтяной	0,18	0,008
Пенопласт полиуретановый жесткий ПУ-101	0,041	-
Цементная штукатурка	0,88	0,02

Толщина тепловой изоляции внутренних стен и перегородок в тамбур δ_из, м

δ_из = 0,041 х 10,56 - (18 + 40,01 х 0,88 + 0,25 х 0,82 + 0,008 х 0,18 + 18) = 0,047м = 50 мм

Толщина слоя теплоизоляции внутренних стен и перегородок в тамбур принимается равной 50 мм.

Действительный коэффициент теплопередачи КД внутренних стен и перегородок в тамбур КД=118 + 40,01 х 0,88 + 0,25 х 0,82 + 0,008 х 0,18 + 0,05 х 0,041 + 18 = 0,53 Втм²∙К

Расчётный коэффициент теплопередачи КД внутренних стен и перегородок в тамбур

К_расч = КД (1,1÷1,2)

К_расч=0,53 х 1,1 = 0,59 Втм²хК

Ширина внутренних стен и перегородок в тамбур равна 345мм

4.3 Расчёт толщины теплоизоляции перегородок между

камерами

Коэффициент теплопередачи принимается равным К_р=0,56 Втм²К.

Рисунок 3 - Конструкция перегородок между камерами

Таблица 4.3 - Конструкция перегородок между камерами

Конструкция перегородок между камерами	λ,ВтмК	δ, м
Цементная штукатурка	0,88	0,01
Кирпичная кладка	0,82	0,12
Битум нефтяной	0,18	0,008
Пенопласт полиуретановый жесткий ПУ-101	0,041	0,025
Цементная штукатурка	0,88	0,02

Действительный коэффициент теплопередачи КД перегородок между камерами

КД = 1116 + 60,01 х 0,88 + 0,12 х 0,82 + 20,008 х 0,18 + 20,025 х 0,041 + 18 = 0,57 Втм²К< 0,58

(размер подобран правильно)

Расчётный коэффициент теплопередачи КД перегородок между камерами

К_расч=КД (1,1÷1,2)

К_расч=0,57 х 1,1=0,63 Втм²К

Ширина перегородок между камерами равна 243 мм

4.4 Расчёт толщины теплоизоляции перекрытия и пола

Температура в камере t=-2⁰С.

Коэффициент теплопередачи перекрытия равен К_расч=0,56Втм²К.

Таблица 4.4 - Конструкция перекрытия

Конструкция перекрытия	λ,ВтмК	δ, м
Линолеум	0,2	0,005
Бетонная стяжка	1,2	0,04
Железобетонная плита	1,5	0,22
Штукатурка цементная	0,88	0,04
Рубероид	0,18	0,005
Пенопласт полиуретановый самозатухающий ПСБ-С	0,047	-
Штукатурка по сетке	0,88	0,02

Толщина тепловой изоляции перекрытия δ_из, м

δ_из = 0,047 х 10,43 - (18 + 0,005 х 0,2 + 0,04 х 1,2 + 0,22 х 1,5 + 0,04 х 0,88 + 0,005 х 0,18 + 0,02 х х 0,88 + 18) = 0,083м

Толщина слоя теплоизоляции принимается равной 100 мм.

Действительный коэффициент теплопередачи КД перекрытия

КД = 118 + 0,005 х 0,2 + 0,04 х 1,2 + 0,22 х 1,5 + 0,04 х 0,88 + 0,005 х 0,18 + 0,02 х 0,88 + 0,1 х х0,047 + 18 = 0,38 Втм²К

Расчётный коэффициент теплопередачи КД перекрытия

К_расч=0,38 х 1,1 = 0,42 Втм²К

Т.к. холодильные камеры располагаются на 1 этаже многоэтажного здания, а внизу располагаются подвальные помещения, то конструкция пола есть конструкция межэтажного перекрытия и К_расч=0,42 Втм²К

10. 5 Калорический расчёт блока холодильных камер

Суммарные теплопритоки в холодильную камеру определяются уравнением Q_кам, Вт

Q_кам=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄, (5.1)

где Q₁- теплопритоки через ограждения, Вт;

Q₂ - теплопритоки от продуктов, Вт;

Q₃ - теплопритоки от приточной вентиляции, Вт;

Q₄ - эксплуатационные теплопритоки, Вт.

13. 5.1 Теплопритоки через ограждения

5.1.1 Расчёт температур ограждений

Теплопритоки через ограждения Q₁ определяются как сумма теплопритоков через наружные и внутренние стены, перегородки в тамбур и смежные камеры, перекрытия и полы холодильных камер.

Суммарные теплопритоки через ограждения Q₁, Вт

Q₁=Q₁^''+Q₁^'', (5.2)

где Q₁'̒ - теплопритоки, обусловленные разностью температур, Вт;

Q₁''" - теплопритоки от солнечной радиации, Вт.

Рассчитываем только Q₁^/, так как в подвале отсутствуют теплопритоки от солнечной радиации.

Теплопритоки, обусловленные разностью температур Q₁'̒ , Вт

Q₁'=К_р х F х t_н-t_х.к., (5.3)

где К_р- расчётный коэффициент теплопередачи ограждения, Втм²∙К;

F – площадь поверхности ограждения, м²;

t_н - температура воздуха (или грунта) внешней поверхности ограждения, ⁰С;

t_х.к. - температура воздуха внутри охлаждаемого помещения, ⁰С.

Блок холодильных камер находится в подвальном помещении, поэтому теплоприток от солнечной радиации Q₁'' не учитываются.

Н_пот=2,4м

h_пол=0,43м

h_{перекрытие}=0,43м

Тогда

Н*=2,4 + 0,43 = 2,83м

Распределительный холодильник находится в г.Екатеринбурге, где средняя летняя температура +18⁰С

Температура наружной стены Т_{нар.стены}, ⁰С

Т_{нар.стены} = +18⁰С, (5.4)

Температура внутренней стены Т_{вн.стены}, ⁰С

Т_{вн.стены} = Т_{нар.воздуха} – 5, (5.5)

Т_{вн.стены} = 18 – 5 = 13⁰С

Температура перегородки в тамбур Т_{пер.в тамбур}, ⁰С

Т_{пер.в тамбур} = Т_{нар.воздуха} – 10, (5.6)

Т_{пер.в тамбур} = 18 – 10 = 8⁰С

Температура перекрытия Т_{перекрытия} , ⁰С

Т_{перекрытия} = Т_{нар.воздуха} – 5, (5.7)

Т_{перекрытия} = 18 – 5 = 13⁰С

Температура пола Т_пол, ⁰С

Т_пол = Т_грунта = Т_{нар.воздуха} – 5, (5.8)

Т_пол = 18 – 5 = 13⁰С

5.1.2 Теплопритоки в камеру для овощей через ограждения

I камера (овощи - тыква):

Площадь пола F_пол, м²

F_пол = 0,345 + 4,5 + 0,12 х (0,738 + 5 + 0,345) = 4,965 х 6,083 = 30,2 м²

Теплопритоки через пол Q_пол, Вт

Q_пол=0,47 х 30,2 х 20 - 4=227,1 Вт

Площадь перекрытия F_{перекрытия}, м²

F_{перекрытия} = F_пол = 30,2 м²

Теплопритоки через перекрытие Q_{перекрытия}, Вт

Q_{перекрытия} = 0,47 х 30,2 х 20 - 4=227,1 Вт

Площадь наружной стены F_{нар.стена}, м²

F_{нар.стена} = (4,5 + 0,345 + 0,12)х2,83=14,05 м²

Теплопритоки через наружную стену Q_{нар.стены}, Вт

Q_{нар.стены} = 0,49 х 14,05 х 25 х 4 = 144,6 Вт

Площадь перегородки между камерами F_{пер. между камерами}, м²

F_{пер. между камерами} = (5 + 0,738) х 2,83 = 16,2 м²

Теплопритоки через перегородки между камерами Q_{пер.между камерами}, Вт

Q_{пер.между камерами} = 0,63 х 16,2 х 1 х 4=30,6 Вт

Площадь перегородки в тамбур F_пер.в тамбур, м²

F_{пер.в тамбур}=2,2+0,345х2,83=7,2 м²

Теплопритоки через перегородки в тамбур Q_{пер.в тамбур}, Вт

Q_{пер.в тамбур}=0,59 х 7,2х 15 х 4 = 46,7 Вт

Площадь внутренней стены F_{вн.стена1}, м²

F_{вн.стена1} = 6,083 х 2,83 = 17,21м²

Теплопритоки через внутреннюю стену Q_{вн.стена1}, Вт

Q_{вн.стена1} = 0,59 х 17,21 х 20 х 4=162,4Вт

Площадь внутренней стены F_{вн.стена 2}, м²

F_{вн.стена 2} = 4,5 + 0,345 + 0,345 х 2,83= 14,7м²

Теплопритоки через внутреннюю стену Q_{вн.стена 2}, Вт

Q_{вн.стена 2} = 0,59 х 14,7 х 20 х 4 = 138,7Вт

Таблица 5.1 - Теплопритоки через ограждения камера №1 тыква - t=+5÷+10⁰С

Ограждения	Красч/Кусл, Вт/м²К	Площадь ограждения F, м²	Начальная температура t, 0С	Разность температур на ограждении (tнач-tкон), 0С	Теплоприток Q, Вт
Наружная стена	0,49	14,05	25	21	144,6
Перегородка между камерами	0,63	16,2	1	-3	-30,6
Перегородка в тамбур	0,59	7,2	15	11	46,7
Внутренняя стена 1	0,59	17,21	20	16	162,4
Внутренняя стена 2	0,59	14,7	20	16	138,7
Пол	0,42	30,2	20	16	227,1
Перекрытие	0,42	30,2	20	16	227,1
Итого по камере №1	916

5.2 Теплопритоки от продуктов

Суммарное количество теплоты, необходимое для охлаждения продуктов и тары Q₂, Вт

Q₂ = Q₂'+Q₂'', (5.9)

где Q₂' - количество теплоты, требуемое для охлаждения продуктов, Вт;

Q₂'' - количество теплоты, требуемое для охлаждения тары, Вт.

Q₂' = G_пр х m х i_нач - i_кон х 124 х 3600, (5.10)

где G_пр - суточное поступление (расход) продуктов в холодильную камеру, кг/сут;

m – коэффициент, учитывающий срок хранения продуктов;

i_нач - энтальпия продуктов при температуре поступления в холодильную камеру, Дж/кг;

i_кон - энтальпия продуктов при температуре хранения, Дж/кг.

Количество теплоты, требуемое для охлаждения тары Q₂'', Вт

Q₂''=G_т х С_т х t_нач - t_кон х 124 х 3600, (5.11)

где G_т - суточное поступление тары в холодильную камеру, кг/сут;

С_т – удельная массовая теплоемкость материала тары, Дж/кг∙К;

t_нач – температура тары, соответствующая температуре поступающего продукта, ⁰С;

t_кон – температура тары, соответствующая температуре хранения продукта в холодильной

камере, ⁰С.

Суточное поступления тары в холодильную камеру зависит от суточного расхода продукта и материала тары G_т, кг/сут

G_т = n х М_пр х m, (5.12)

где n – коэффициент, учитывающий материал тары.

I камера (овощи - тыква):

М_пр=200; m=0,6; t_нач=+5⁰С; t_кон=+10⁰С; i_нач=302; i_кон=286,7

Q₂ = 200 х 0,6 х 302 - 286,7 х 103 х 124 х 3600=21,3 Вт

M_т = 0,2 х 200 х 0,6=24кг/сут

Q₂''" = 24 х 500 х 8 – 4 х 124 х 3600 = 0,6 Вт

Полуфабрикаты овощные:

М_пр=80; m=1; t_нач=+5⁰С; t_кон=+10⁰С; i_нач=302,1; i_кон=274

Q₂ = 80 х 1 х 302,1 – 274 х 103 х 124 х 3600 = 26 Вт

M_т = 0,2 х 260 х 1=52кг/сут

Q₂''"=52 х 500 х 8 – 1 х 124 х 3600 = 2,1 Вт

Таблица 5.2 - Теплопритоки от продуктов

Наименование камер и типов продуктов	Коэффициент, учитывающий срок хранения продукции m	Суточный расход продукта Mпр, кг/сут	Срок хранения продукции τ, сут	TТемпература продукции tнач и тары при поступлении в ХК), 0С	TТемпература продукции tкон и тары при хранении, 0С	TТемпература продукции t, 0C	Энтальпия iнач, Дж/кг	Энтальпия iкон, Дж/кг	i , Дж/кг	Коэффициент, учит.материал тары - пластмасса	Сут.очное поступление Мт тары в ХК, кг/сут
Камера №1
Овощи - тыква	0,6	200	180	+5	+10	+5÷+10	302000	286700	15300	0,2	24

5.3 Теплопритоки от вентиляционного воздуха

Количество теплоты, отводимое от вентиляционного воздуха

Q₃=V_к х ρ х α х i_н - i_к, (5.13)

где V_к-внутренний объём вентилируемой камеры, м³;

ρ - плотность воздуха при соответствующей температуре и относительной влажности, кгм³;

α - кратность воздухообмена;

i_н- энтальпия наружного воздуха, кДжкгК;

i_к- энтальпия воздуха в охлаждаемой камере, кДжкгК

I камера (овощи - баклажаны):

Кратность воздухообмена для камеры хранения овощей

α = 424 х 3600 = 0,000046

V_к = F_стр х H=22 х 2,4=52,8 м³ (5.14)

V_к=22 х 2,4=52,8 м³

ρ = 1,275 кгм³;

Т = 25⁰С, х=61%

Т = 4⁰С, х=90%

i_н = 60кДжкг

i_к = 16,2кДжкг

Q₃ = 52,8 х 1,275 х 0,000046 х (60 х 103 - 16,2 х 103) = 135,6 Вт

5.4 Эксплуатационные теплопритоки

Q₄=С* х Q₁, (5.15)

Камера 1: F_стр=22 х Q₄=0,3 х Q₁=0,3 х 916 = 274,8 Вт

Камера 2:F_стр=8,4 х Q₄=0,5 х Q₁=0,5 х 470,7 = 234,4 Вт

Камера 3: F_стр=26,5 х Q₄=0,25 х Q₁=0,25 х 1516,9 = 379,2 Вт

5.5 Теплопритоки за счет дыхания продуктов

Теплопритоки за счет дыхания продуктов Q₅, Вт

Q₅=G_пр х τ_хр х q_экз, (5.16)

где q_экз - теплота экзотермического дыхания продуктов, q_экз=0,116 Вткг

Q₅=100 х 4 х 0,116 = 46,4 Вт

Наименование камеры	Площадь камеры Fстр, м²	Температура воздуха в камере tкам, 0С	Относительная влажность воздуха в камере γкам, %	Q1, Вт	Q2, Вт	Q3, Вт	Q4, Вт	Q5, Вт	ΣQ, Вт
Камера I – овощи (тыква)	22	+5÷+10	75÷80	916	24,6	135,6	274,8	46,4	1397,4

16. 6 Определение расхода охлаждающей среды для конденсатора холодильной машины V_охл и выбор

17. холодильной машины

Холодопроизводительность холодильной машины Q_0хм, Вт определяется по зависимости

Q_0хм=Q х Ψ х K_рв, (5.17)

где Q- суммарная тепловая нагрузка на все камеры блока, Вт;

Ψ- коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах холодильной машины;

K_рв- коэффициент рабочего времени, K_рв= τ_раб х τ_ст.

Принимаем K_рв=0,6, а Ψ=1,05.

Q_0хм =4601,70,65 х 1,1=6435 Вт = 6,4 кВт

Принимаем марку холодильной машины – ХМВ1-6 с воздушным охлаждением.