Задача 5. Расчет холодильной камеры

Исходные данные приведены в таблице 9.

Таблица 9– Исходные данные к задаче 5

Вариант	Го-род	Продукт	Масса хранимого продукта, Е, т	Температура продукта начальная, tпр(1),0С	Температура продукта конечная, tпр(2),0С	Время охлаждения, пр, сут	Высота штабеля, hгр, м	Высота камеры, hкам, м	Тип испарителя	Охлаждение конденсатора	Холодильный агент
1	Волгоград	Абрикосы	180	28	3	2	5	5,8	Воздухоохладитель	Водяное	Аммиак
2	Баку	виноград	150	30	0	1,5	4,4	5	Воздухоохладитель	Воздушное	Фреон 22
3	Душанбе	Груши	120	31	2	1,5	5,4	6,8	Батареи	Воздушное	Фреон 22
4	Владивосток	Персики	110	19	3	1,5	4	5,4	Батареи	Водяное	Фреон 22
5	Калуга	Яблоки	130	20	1	2	4,8	6	Батареи	Водяное	Фреон 22
6	Воронеж	Черешня	70	21	4	0,5	5,4	5,8	Батареи	Воздушное	Фреон 22
7	Астрахань	Капуста	90	27	1	1	4,4	4,8	Воздухоохладитель	Водяное	Аммиак
8	Брянск	картофель	150	23	2	3	5,4	6	Батареи	Водяное	Аммиак
9	Белгород	Лук репчатый	80	20	3	0,5	3,8	4,8	Воздухоохладитель	Водяное	Аммиак
10	Казань	Томат	180	18	2	1,5	5,4	5,8	Батареи	Воздушное	Аммиак

5.1 Размеры холодильной камеры

Оопределяются ее строительной площадью F_стр, м², рассчитываемой по формуле

, (5.1)

где Е – масса хранимого продукта, т;

– норма загрузки продуктом, т/м³;

h_гр – высота штабеля продукта, м;

– коэффициент использования строительной площади

камеры под штабель.

Значения Е, h_гр принимаются по вариантам задания. Величина - по приложению Д. Величина = 0,7 – 0,8.

Размеры камеры в плане определяются по формуле

, (5.2)

где l_к – длина камеры, м;

b_к – ширина камеры, м.

Ширина камеры принимается кратной 6 м, т.е. может быть 6, 12, 18 метров. Длину камеры определить используя формулу (3) и округлить до ближайшего большего значения. Определить уточненную строительную площадь F^*_cтр.

После определения размеров камеры приступают к теплотехническому расчету, цель которого определить максимальную тепловую нагрузку на испарители холодильной машины.

5.2 Количество тепла, проникающего в холодильную камеру извне и возникающее в камере Q_кам, Вт, складывается из следующих составляющих

Q_кам = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ , (5.3)

где Q₁ - через ограждающие строительные конструкции камеры;

Q₂ - от поступающих продуктов и тары;

Q₃ - от наружного воздуха при вентиляции камеры;

Q₄ - от эксплуатации камеры;

Q₅ - от продуктов при “дыхании”.

Ограждающими строительными конструкциями камеры являются стены, покрытие и пол. Соответственно теплоприток Q₁, Вт, является суммой следующих слагаемых

Q₁ = Q_1т + Q_1c + Q_1п , (5.4)

где Q_1т – тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и

кровлю, Вт;

Q_1с – тепло, поступающее из-за облучения кровли солнцем, Вт;

Q_1п – тепло, поступающее от грунта через пол, Вт.

Тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и кровлю Q_1т, Вт, рассчитывается по формуле

Q , (5.5)

где - нормативный коэффициент теплопередачи ограждений

камеры, Вт/(м^{2 0}С);

- площадь поверхности стен и кровли, м²;

- температура воздуха снаружи ограждения, ⁰С;

- температура воздуха в камере, ⁰С.

Температура воздуха в камере принимается равной .

Температура воздуха снаружи ограждения t_н принимается равной максимальной температуре воздуха в летний период в заданном городе.

Площадь стен определяется как произведение длины периметра камеры на ее высоту h_к. Площадь кровли принять равной F^*_стр.

Тепловой поток от облучения кровли солнцем , Вт, определяют по формуле

Q , (5.6)

где F_П – площадь кровли, облучаемая солнцем, м²;

- избыточная разность температур, обусловленная солнечной

радиацией в летний период, ⁰С.

Значения F_п = F^*_стр. Величина = 15 ⁰С для южных районов строительства холодильника, для остальных районов = 10 ⁰С.

Количество тепла, поступающего в камеру через полы от грунта Q_1П, Вт, определяют по формуле

Q , (5.7)

где – условный коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м^{2 0}С);

температура грунта, ⁰С.

Значение k_усл = 0,23 Вт/(м^{2 0}С). Величину t_гр принять на 14 ⁰С ниже расчетной температуры воздуха для летних условий.

Суммарное количество тепла, поступающего через ограждения камеры, подсчитывается по формуле (5.4).

Теплоприток от поступающих в камеру продуктов и тары Q₂, Вт, определяется по формуле

Q₂ = Q_2пр + Q_2т , (5.8)

где Q_2пр – тепло от продукта, Вт;

Q_2т – тепло от тары, Вт.

Количество тепла, поступающего от продукта Q_2п, Вт, рассчитывают по формуле

Q (5.9)

где G_пр – масса продукта, т;

с_пр – удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг ⁰С);

- время охлаждения продукта, час.

Значения G_пр,t_пр(1), t_пр(2), принимаются по варианту задания.

Количество поступающего тепла с тарой Q_2т, Вт, находят по формуле

Q (5.10)

где G_т – масса тары, поступающей с продуктом, т;

с_т – удельная теплоемкость тары, Дж/(кг ⁰С).

Значение G_т = 0,2G_пр, с_т = 2500 Дж/кг.

Общее количество тепла, поступающего в камеру с продуктом и тарой, подсчитывают по формуле (9).

Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры , Вт, рассчитывается по формуле

(5.11)

где V_кам – объем камеры, м³;

плотность воздуха в камере, кг/м³;

– кратность воздухообмена в сутки;

удельная энтальпия наружного воздуха для летних

условий, Дж/кг;

удельная энтальпия воздуха камеры, Дж/кг.

Значения V_кам = F^*_стр кг/м³; 8 кДж/кг. Эксплуатационные теплопритоки возникают вследствие пребывания в них людей, работы электродвигателей, открывания дверей.

Значение , Вт, принять в зависимости от теплопритоков через ограждения

Q₄ = 0,2Q_1. (5.12)

Количество тепла, выделяемое плодами и овощами в процессе “дыхания” при хранении определяется по формуле

, (5.13)

где – удельное количество тепла, выделяющееся в процессе

“дыхания” плодов и овощей, Вт/кг.

Суммарное количество тепла, проникающего в камеру, подсчитывается по формуле (5.4). Это количество тепла должны отводить испарители холодильной машины, чтобы обеспечит требуемую температуру воздуха в холодильной камере.