Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 178
Скачиваний: 1
Общий суточный расход холода Q (в Дж/сут.)
|
Q = SQ1+ S Q ,+ 2Q3 + 2Q4, |
(250) |
где Qi— расход холода, теряемого через внешние ограждения; |
|
|
Q2— расход холода на охлаждение и замораживание продуктов; |
|
|
Qs — расход холода на вентиляцию; |
камерах |
|
Qi— потери |
холода при открывании дверей, от пребывания в |
|
людей, |
от освещения и др. |
|
Расход холода Qi (в Дж/сут) на теплопередачу определяют для каждой камеры отдельно, учитывая потери холода через пол, потолок и стены камеры, по формуле
2 Qi = |
864002 Fk (fK— tH) , |
(251) |
где F — поверхность стен, пола |
и потолка каждой камеры по |
внутренним |
размерам до изоляции, м2; |
Вт/(м2’ К), |
|
k — коэффициент теплопередачи стен, пола и потолка камеры, |
||
£ = 0,34-0,7; |
|
|
г“к— температура воздуха в камере, °С;
tH— температура снаружи теплопередающей поверхности, °С.
Высота стен определяется от чистого пола камеры до чистого пола вышележащего этажа. Размеры полов и потолков измеря ются между осями внутренних стен или от внутренней поверхно сти наружных стен до оси внутренних стен. Длина наружных стен неугловых помещений измеряется между осями внутренних стен, длина угловых помещений — от внешней поверхности наружных стен до оси внутренних стен. Длина внутренних стен измеряется между осями стен, а также между внутренней поверхностью на ружных стен и осью внутренних стен.
Расчетная температура наружного воздуха
/ = 0 ,4/смД- 0,6/макс, |
(252) |
где ^см— среднемесячная температура, °С;
^макс— максимальная суточная температура самого жаркого месяца для данной климатической зоны (находится по справочнику).
Солнечная радиация увеличивает разность между темпера турами снаружи и внутри камер; в расчетах это учитывается уве
личением указанной разности температур |
на 15—20° С — для |
плоской кровли и на 5—10° С для стен, |
обращенных на юг и |
юго-запад. Продолжительность солнечной радиации для южных районов — 12 ч/сутки и для средней зоны — 9 ч/сутки.
Расход холода Q2 на замораживание продуктов определяют по формуле
|
2 Q2 = S (У (t„ — !к) , |
(253) |
где |
G— количество замораживаемых продуктов, кг/сут.; |
|
in и »к — начальная и конечная энтальпия продуктов, Дж/кг. |
|
Если в камерах предприятий продукты подвергаются только охлаждению, то в этом случае расход холода Q% определяют пю формуле
Qa —■(Gc -(- GT ст) (/j — f2) , |
(254) |
205
где G и От — количество охлаждаемых продуктов и тары, кг/сут.; |
|
с и сх— теплоемкость продуктов и тары, Дж/(кг-К); |
°С. |
t1 n t 2— начальная и конечная температура продуктов и тары, |
|
Расход холода Q3 на вентиляцию, определяют по формуле |
|
XQ3 = £ aVp (ц — г2) , |
(255) |
где а = 1 - г - 2 — кратность смены воздуха в сутки; |
|
V— объем вентилируемых камер, м3; |
|
р — плотность воздуха при температуре в камере, кг/м3; |
|
<! и /2— энтальпия наружного воздуха и воздуха в камере |
(при 'со |
ответствующей влажности их находят по диаграмме /—х ). |
|
Расход холода Q4 (в Дж/сут) на открывание дверей, |
освеще |
ние, пребывание рабочих в камере не поддается точному учету и принимается около 30% от расхода холода на теплопередачу, т. е.
2 Q 4 = 0 , 3 S Q 1 . |
(256) |
Определим расход энергии на компрессионную холодильную машину, работающую с сухим ходом компрессора (см. рис. 100).
Количество тепла, отнимаемого 1 кг хладагента при испаре нии, или удельная холодопроизводительность машины, q0 (в Дж/кг)
|
|
Чо — Н — г4> |
(257) |
||
а объемная холодопроизводительность qv (в Дж/м3) |
|||||
|
|
4v = 40 P = { i l — »4)Р , |
(258) |
||
Где |
I-! — энтальпия |
пара при входе в компрессор, Дж/кг; |
|
||
|
<4 — энтальпия хладагента после дросселирования, Дж/кг; |
||||
|
р— плотность хладагента, кг/м3. |
|
|
|
|
|
Количество |
циркулирующего |
в |
установке |
хладагента G |
(в кг/с) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(259) |
где Q0 — холодопроизводительность машины, Вт. |
|
||||
|
Холодильный коэффициент для |
принятых параметров |
|||
|
|
ij — <4 |
> |
|
|
|
|
®— . |
. |
(260) |
|
|
|
<2— Н |
|
|
|
где |
< 2 — энтальпия пара после сжатия в компрессоре, Дж/кг. |
|
Количество холода, соответствующее 1 кВт-ч затраченной энергии, или холодопроизводительность 1 кВт-ч, К (в Вт)
К = lOOOs. |
(261) |
Так как потребляемая компрессором работа за 1 с, выражен ная в ваттах, составляет G (t2—i’i), а в 1 кВт-ч эквивалентен 1000 Вт, то теоретическая мощность компрессора NT (в кВт)
NT G (h — h) |
(262) |
1000 |
|
206
Действительную мощность компрессора (в кВт) вычисляют по формуле
NT
N = — L , |
(263) |
Л
где и — общий к. п. д компрессора.
На основании этих расчетов подбирают оборудование необ ходимой холодопроизводительности.
4. АБСОРБЦИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
Основным достоинством абсорбционных холодильных уста новок по сравнению с компрессионными является использование для выработки холода тепловой энергии отходящих дымовых га зов или отработанного пара. Хладагентом в этих установках яв ляется аммиак, который кроме хо роших холодильных качеств обла дает большой растворимостью в воде.
Схема адсорбционной холодиль ной машины показана на рис. 104.
Газообразный аммиак, выделив шийся из водоаммиачного раствора в кипятильнике 1, поступает в кон денсатор 2, где конденсируется, от давая тепло охлаждающей воде. Сжиженный аммиак проходит через дросселирующий вентиль 3 и испа ряется в испарителе 4, воспринимая тепло из окружающей среды. Из ис парителя газообразный аммиак на правляется в абсорбер 5, где по
глощается |
водой |
с |
образованием |
Рис. |
104. Схема абсорбцион |
высококонцентрированного ( ~ 50 %) |
ной холодильной машины. |
||||
раствора. |
Полученный раствор на |
|
7 в кипятильник 1. |
||
гнетается |
насосом |
6 |
через теплообменник |
Здесь за счет нагревания водяным паром большая часть аммиа ка испаряется и в виде газа поступает в конденсатор 2, а обед ненным водоаммиачный раствор ( ~ 20%-ный) отводится из ки пятильника в абсорбер для обогащения.
Из сопоставления рис. 104 и 100 видно, что в абсорбционной холодильной установке роль компрессора выполняет термокомп рессор'— агрегат, включающий кипятильник, абсорбер и тепло обменник.
Для абсорбционных установок требуются меньшие затраты и менее сложное оборудование, чем для компрессионных устано вок; кроме того, в них энергия расходуется только на насос для водоаммиачного раствора.
207
5. ПАРОВОДЯНЫЕ ЭЖЕКТОРНЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
При помощи пароводяных эжекторных установок можно ох ладить среду до +5° С. Принципиальная схема такой установки показана на рис. 105.
Водяной пар высокого давления поступает в эжектор 2, кото
рый |
отсасывает |
пар из испарителя |
1. |
В результате |
этого оста |
||||||
|
|
|
|
|
точное давление в испарителе сни |
||||||
|
|
|
|
|
жается до 0,266—0,532 кПа. При |
||||||
гджаетдя/ах |
|
|
|
этом циркулирующая вода вследст |
|||||||
|
|
|
|
парат, предназначенный для охлаж |
|||||||
|
|
|
|
|
вие частичного испарения охлажда |
||||||
|
|
|
|
|
ется и откачивается насосом 3 в ап |
||||||
Haifa |
|
|
|
дения. Водяной пар после выхода из |
|||||||
|
|
|
|
эжектора конденсируется в конден |
|||||||
|
|
|
|
|
саторе смешения 4\ после этого кон |
||||||
|
|
|
|
|
денсат и вода откачиваются мокро |
||||||
|
|
|
|
|
воздушным насосом. |
|
|
||||
Рис. 105. Схема пароводя |
|
Благодаря |
высокому |
холодиль |
|||||||
ной |
эжекторной |
холодиль |
|
ному |
коэффициенту, |
большому |
|||||
|
ной машины. |
|
|
к. п. д. и компактности пароводяные |
|||||||
|
|
|
|
|
эжекторные холодильные установки |
||||||
|
|
|
|
|
находят широкое применение. |
||||||
|
П р и м ер . |
Определить |
необходимую |
холодопроизводи- |
|||||||
|
тельность компрессора для холодильной камеры, в которой |
||||||||||
|
ежесуточно охлаждается в картонных коробах 10 т сливочного |
||||||||||
|
масла от 6 = 15° С до |
t2 = |
—2° С и хранится |
в |
ней |
в течение |
|||||
|
5 суток. Площадь камеры 24 м2. Относительная влажность воз |
||||||||||
|
духа в камере 85%. Температура наружного воздуха fH= 28°C |
||||||||||
|
и относительная влажность его ф= 64%. Температура воздуха: |
||||||||||
|
в камере <к = —4° С, |
в смежном помещении |
20° С, в тамбуре |
||||||||
|
15° С; температура почвы под полом 14° С и почвы у стен под |
||||||||||
|
вала 21е С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплопередачи наружных стен и стен, отделя |
||||||||||
|
ющих смежные помещения, 0,54 Вт(м2-К), перегородок и там |
||||||||||
|
бура— 0,7 |
Вт/(м2-К) |
перекрытия — 0,47 Вт/(м3-К) |
и пола — |
|||||||
|
0,7 Вт/(м2-К). Кратность циркуляции |
а = 2 |
объема |
в сутки. |
|||||||
|
Размеры камеры представлены на рис. 106. |
кДж/сут), теря |
|||||||||
|
Р е ш е н и е . |
1. Количество холода |
Qi (в |
||||||||
|
емого через внешние ограждения, определим по формуле (251). |
||||||||||
|
Полученные |
расчетные данные |
сведены |
в |
таблицу: |
||||||
|
(стр. 209). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Расход холода на охлаждение масла и тары определим |
||||||||||
|
по формуле (254) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Q2 = (10000.2,68 + 1000-2,5) [15 — (—2)] = 498 100 |
кДж/сут, |
|||||||||
где |
2,68 — теплоемкость масла, кДж/(кг-К); |
|
|
|
|
|
|||||
|
1000— масса тары, кг; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 ,5 — теплоемкость тары, кДж/(кг-К). |
|
|
|
|
|
|||||
|
3. Расход холода на вентиляцию камеры определим по фор |
||||||||||
|
муле (255) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q3 = |
76,8-2-1,29 (68 — 4,2) = |
12,640 кДж /сут, |
|
208
Наименование ограждений
Стена наружная . . .
То ж е ...............................
Стена смежного помеще
ния .....................................
Перегородка в тамбур
П о л ....................................
Потолок . . . . ■. .
Размеры ограждений
длина, м |
ширина, м |
высота, м |
площадь, м2 |
|
|
|
1| |
6,5 |
— |
3,2 |
20,8 |
4,5 |
3,2 |
14,4 |
|
6 ,0 |
— |
3,2 |
19,2 |
4,0 |
3,2 |
12,8 |
|
6,0 |
4,0 |
— |
24,0 |
6,0 |
4,0 |
— |
24,0 |
|
|
a j* |
|
Коэффициент |
•A |
I |
|
н н ! |
|||
теплопере |
О |
<Я X |
|
о |
01 |
|, |
|
дачи, |
X |
||
« е и |
|||
кВт/(м2- К) |
<0 5 |
|
|
|
Р, S'** |
||
0 ,5 4 -10-3 |
|
25 |
|
0 ,5 4 -10 -3 |
|
25 |
|
0 ,5 4 -10-3 |
|
28 |
|
0,7 -10 -з |
|
16 |
|
0 ,7 -10 -з |
|
18 |
|
0,47-Ю -з |
|
28 |
|
Количестве холода, кДж/сут.
24 260
16 800
25 200
12 890
26 130
27 290
И т о г о ..................... |
— — — — |
— |
— 132 460 |
Рис. 106. Планировка холодильной камеры.
где 76 ,8 — объем камеры, м3; 68— энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;
4 ,2 — энтальпия воздуха в камере, кДж/кг.
4. Расход холода на эксплуатационные притоки (за счет открывания дверей, освещения и др.) примем равным 30% от расхода холода через ограждения:
Qt = 0,3-Qi = 0,3-132460 = 39 740 кДж/сут.
Общий расход холода
Q = Qi + Qi + Qa + Qt = 132 460 + 498 100 + 12 640 + 39 740 =
= 682 940 кДж/сут.
I<1 В. Н. Стабников, В. И. Баранцев |
209 |