Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ



Кафедра технологии продуктов питания
Расчетно-графическая работа

По дисциплине: "Холодильная техника и технология"
Тема: Проектирование холодильной камеры для хранения  мяса птицы, свинины, субпродуктов и рыбы в городе Хабаровске.

Вариант:
Факультет:     ЭМФ                                                                                                  Проверил:                                                                                                

Выполнили:                                                                                                             Будасова С.А.

                                                                                                             

Группа: ЭМ- 
Новосибирск-2007
Содержание
Введение………………………………………………………………………..3

1.     Количество холодильных камер, их емкость, площадь и размеры……..4

2.     Планировка холодильника………………………………………………...5

3.     Определение расчетных параметров……………………………………...8

4.     Выбор изоляционного материала и строительно-изоляционных конструкций………………………………………………………………...8

5.     Расчет изоляции…………………………………………………………...10

6.     Калорический расчет……………………………………………………...14

7.     Выбор и расчет холодильной машины (агрегата)……………………….18

8.     Техническая характеристика холодильных машин……………………...20

9.     Распределение испарителей по камерам…………………………………21

10. Поверочный  тепловой расчет холодильной установки………………...21

11. Заключение……………………………………………………………..…..24
Введение
Неотъемлемой частью технологических процессов производства скоропортящихся продуктов, их последующей сохранности, транспортировки и реализации является искусственный холод. Не менее 40 % производимой в нашей стране сельскохозяйственной продукции  необходимо подвергать холодильной обработке в целях предотвращения ее порчи и сокращения потерь.

Воздействие холода по сравнению с другими методами консервирования пищевых продуктов вызывает минимальное изменение их основных свойств.

Холодильное консервирование – один из эффективных способов обработки и сохранения продуктов высокого качества. Наиболее распространенным и экономичным является охлаждение и хранение продовольственных продуктов в охлажденном состоянии, позволяющие наиболее полно сохранить присущие им потребительские свойства. Однако срок хранения охлажденных пищевых продуктов ограничен, что не позволяет создать достаточные запасы и обеспечить непрерывное снабжение.

Для увеличения продолжительности хранения продукты замораживают, что  существенно тормозит скорость протекания процессов, влияющих на качество. Замораживание и хранение в замороженном виде  изменяют начальное качество продуктов, но позволяют сохранить их ценные питательные свойства.

Целью данного курсового проекта является подбор и расчет холодильных камер, для определенных видов используемого заготовочным предприятием сырья.
1.Количество холодильных камер, их емкость подбор и расчет.

Количество холодильных камер определяется исходя из ассортимента. При этом отдельные виды продуктов, с учетом их свойств и режима хранения, группируют для совместного хранения в общей камере. На предприятиях общественного питания предусматривают камеры: мясную (или мясорыбную); молочно-жировую; для фруктов и зелени (здесь же хранят и напитки); для копченостей. Затем находим их емкость и площадь. Если камера предназначена для хранения нескольких видов продуктов, то ее емкость может быть представлена в виде суммы максимальных количеств продуктов, а площадь – в виде суммы площадей, необходимых для размещения соответствующих максимальных количеств продуктов.

На данном заготовочном предприятии перерабатывается 615 килограмм сырья в сутки. Перерабатывается мясо птицы 315 кг, мясо свинины 120 кг, субпродукты 60 кг, рыба тощая 80 кг, рыба жирная 40 кг. Данное сырье хранится при температуре 0⁰-(-3⁰)  и относительной влажности 90%, трое суток.

Площадь отдельных камер рассчитывается по формуле:

F===29.52 , м²                                                                        (1.1)

Где F-определяемая площадь камеры, м²;

       G-суточный расход продукта, кг;

       τ – срок хранения продукта, в сут;

     g- удельная нагрузка на единицу полезной грузовой площади камеры, кг/м²;

         β – коэффициент увеличения камер ан проходы, размещение пристенных охлаждающих батарей (при проектировании холодильников предприятий общественного питания этот коэффициент рекомендуется принимать для малых камер равным 2,2, для средних 1,8, для крупных 1,6)

Таким образом выбираем одну камеру общей площадью охлаждаемой камеры  24 м²
2.Планировка холодильника

Площади отдельных камер, полученные в результате расчета, не являются окончательными. Их размеры устанавливают при составлении общей планировки холодильника и после расчета изоляции.

Располагают холодильные камеры предприятий общественного питания, как правило, в одном здании с обслуживаемым ими предприятием или их пристраивают к этому зданию. Иногда их располагают в отдельном здании. При решении вопроса о размещении холодильников рекомендуется исходить из удобства подачи продуктов из камер в производственные помещения или торговый зал и загрузки камер. Необходимо также учитывать возможность и условия присоединения оборудования холодильника к электросети, к водопроводной и канализационной линиям.

Нельзя размещать охлаждаемые камеры рядом с котельными, бойлерными, душевыми, горячими цехами и другими помещениями с повышенной температурой и влажностью, а также под этими помещениями и над ними. При наличии подвала холодильные камеры следует располагать в нем.

Все охлаждаемые камеры следует размещать по возможности одним блоком, обязательно устраивая входы в них через тепловые шлюзы (тамбуры). Камеры нельзя делать проходными.

По площади отдельные камеры стационарных холодильников должны быть не менее 5 м². Высота отдельных камер от пола до изолированных балок или перекрытия (при безбалочных перекрытиях) в чистоте должна составлять не менее 2,4 м, но не более 3,5 м. Если высота этажа, где размещают холодильник, более 3,5 м, то камеры следует перекрыть самостоятельными подшивными потолками, над которыми должно быть свободно вентилируемое воздушное пространство. Наименьшая допустимая ширина тамбуров 1,6 м; при створчатых же дверях камер она должна быть не менее 2,2 м. Устройство порогов и ступенек в тамбурах не допускается.

По охлаждаемым камерам не должны проходить трубы отопления, водопровода, канализации, газа, а также воздуховоды общей вентиляции здания.

Полы в машинных отделениях и выступающую над полом часть фундаментов под оборудованием покрывают керамической плиткой; стены на высоту 1,8 м облицовывают плиткой или окрашивают масляной краской.

На предприятиях общественного питания следует применять фреоновые холодильные машины и системы непосредственного охлаждения камер. На группу камер ставят обычно одну или две холодильные машины. Одной машиной обычно охлаждают две камеры. Нередко одна машина  снабжает холодом четыре небольшие камеры. При охлаждении камеры небольшими фреоновыми агрегатами специального машинного отделения проектировать не надо. В этом случае агрегаты располагают в соседних помещениях рядом с охлаждаемыми камерами.

К агрегатам должен быть обеспечен удобный доступ обслуживающего персонала. Для агрегатов с конденсаторами воздушного охлаждения, кроме того, необходима надежная циркуляция воздуха.

Запрещается размещать холодильные агрегаты в тамбурах охлаждаемых камер, на лестницах, лестничных клетках, а так же в вестибюлях зданий.  

   Камеры располагаются единым блоком в подвале отдельно стоящего многоэтажного здания, бесчердачного. Вход в камеры осуществляется через тамбур. Верхней границей камер служит междуэтажное  перекрытие. Непосредственно к блоку примыкает машинное отделение, где размещают холодильные агрегаты. Камеры удалены от помещений с повышенными тепловыделениями и от помещений, в полах которых устраиваются трапы. Над охлаждаемыми камерами располагается частично вестибюль и офис. Камеры приближены к загрузочной, что обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха , в данной части подвала по наружной стене нет разводки отопления, водоснабжения, которые подаются через технический чердак. Канализация проходит в противоположной стороне подвала. Вокруг камер нет помещений с повышенными тепло- и влаговыделениями.





Рис.1 Планировка холодильника предприятия
I.                   Камера

II.                Тамбур.

III. Машинное отделение.

IV. Коридор.
3. Определение расчетных параметров

Расчетными параметрами при проектировании холодильника являются:

а) температура и относительная влажность воздуха в холодильных камерах.

В мясорыбной камере принимается температура 0°С и относительная влажность 90 %

б) температура и относительная влажность наружного воздуха. Для города  Хабаровск:

-                  летняя температура наружного воздуха +31°С;

-                  среднегодовая температура наружного воздуха 1,3°С;

-                  средняя относительная влажность наружного воздуха 58%.

в) температура воздуха в смежных неохлаждаемых помещениях принимается на 10°С ниже расчетной температуры наружного воздуха и составляет 21°С.

г) температура воздуха в тамбуре холодильника принимается на 15°С ниже расчетной температуры наружного воздуха и составляет 16°С.

д) температура грунта принимается на глубине 3…3,5 м  3,5°С.
4. Выбор изоляционного материала
В качестве теплоизоляционного материала для стен, граничащих со смежными неохлаждаемыми помещениями, применяется пенополистирол марки ПСБ-С (ГОСТ 15588 - 70), для перегородок между камерами – пенобетон.

Для защиты теплоизоляционных конструкций от проникновения влаги принимается гидроизоляционный материал – битум.

Стены камер отделываются мраморной плиткой, которая обладает низкой влагопоглотительной способностью.

Расчет изоляции заключается в определении толщины изоляционного слоя, исходя из установленного нормативного значения коэффициента теплопередачи соответствующего ограждения.

Расчет толщины изоляции производится только для перегородок и перекрытий камер, которые находятся в наихудших температурно-влажностных условиях, в данном случае – мясорыбная камера. Для остальных ограждений толщина изоляции принимается равной полученной для данного вида конструкции.

Толщина изоляционного слоя ограждения камеры определяется по формуле (5.1)

                  ,                                            (5.1)

где            К_д - нормативный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м² ∙град), Значение коэффициента теплопередачи принимаются согласно рекомендациям СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и СНиП 2.11.02-87 «Холодильники».

a_н - коэффициент теплоотдачи от воздуха к наружной поверхности ограждения, Вт/(м² ∙град);

a_в - коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности ограждения к воздуху данной камеры, Вт/(м² ∙град);

d_из, d_i - толщины изоляционного и других слоев материалов, составляющих конструкцию ограждения, м;

 l_из, l_i - коэффициенты теплопроводности изоляционного и других слоев материалов, Вт/(м ∙град).

Все полученные значения толщины изоляционного материала округляют до стандартной величины и определяют действительный коэффициент теплопередачи принятой конструкции ограждения по формуле (5.2)

                                                                                  (5.2)

Полученные значения действительного коэффициента теплопередачи увеличиваются на 10-20 %, так как при выполнении изоляционных работ трудно достичь совершенной плотности укладки изоляционного материала, вследствие чего его изолирующие свойства снижаются.

Таким образом, расчетный коэффициент теплопередачи будет определяться по формуле (5.3)

              К_р = (1,1…1,2)К_д,                                                                           (5.3)

      где К_р – расчетный коэффициент теплопередачи принятой конструкции     ограждения, Вт/(м² град);

              К_д – действительный коэффициент теплопередачи принятой конструкции ограждения, Вт/(м² град).

5. Расчет изоляции
.


Строительно-изоляционная конструкция наружных стен представлена на рисунке 5.1.

                                           

  Рисунок 5.1 – Строительно-изоляционная конструкция внутренней стены мясорыбной камеры: 1 – штукатурка, δ = 20 мм, λ = 0,9 Вт/м×град; 2 – кирпичная кладка, δ = 120 мм, λ = 0,7 Вт/м×град; 3 – пароизоляция (битум), δ = 4 мм, λ = 0,18 Вт/м град; 4 – теплоизоляция (пенополистирол), λ = 0,04 Вт/м град; 5 – отделочный слой (плитка), δ =5 мм, λ = 2,2 Вт/м×град.
Расчет толщины изоляции ведется по формуле (5.1):



Принимается стандартная толщина изоляции – 0,1 м (100мм)

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (5.2):



Расчетный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (5.3):

                

Расчет толщины изоляции перегородки между мясорыбной камерой и тамбуром

Строительно-изоляционная конструкция стены представлена на рис. 5.2.



Рисунок 5.2 Строительно-изоляционная конструкция перегородки между мясорыбной камерой и тамбуром: 1 – отделочный слой (плитка), δ = 5 мм, λ = 2,2 Вт/м×град; 2 – штукатурка, δ = 20 мм, λ = 0,9 Вт/м×град; 3 – пароизоляция (битум),  δ = 4 мм, λ = 0,18 Вт/м×град; 4 – блоки (пенобетон), λ = 0,12 Вт/м×град.

Расчет толщины изоляции ведется по формуле (5.1):



Принимается стандартная толщина блока – 0,25 м.

Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (5.2):



Расчетный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (5.3):



Расчет толщины изоляции перекрытия между мясорыбной камерой и вышерасположенным помещением

 Строительно-изоляционная конструкция перекрытия представлена на рис. 5.3.



Рисунок 5.3 Строительно-изоляционная конструкция перегородки между мясорыбной камерой и вышерасположенным помещением: 1 –Чистый пол, δ = 5 мм, λ = 2,2 Вт/м×град; 2 – Штукатурка, δ = 20 мм, λ = 0,9 Вт/м×град; 3 – теплоизоляция (пенополистирол) λ = 0,04 Вт/м×град; 4 – пароизоляция, δ = 4 мм, λ = 0,18 Вт/м×град; 5 - ж/б плита покрытия,  δ = 270 мм, λ = 1,45 Вт/м×град; 6 – цементно-песчаная стяжка, δ = 40 мм, λ = 1,1 Вт/м×град

Расчет толщины изоляции ведется по формуле (5.1):



Принимается стандартная толщина блока – 0,1 м. Действительный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (5.2):



Расчетный коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле (5.3):

    

                             7. Расчет и выбор холодильной машины

Потребная холодопроизводительность холодильной машины с учетом потерь холода и коэффициента рабочего времени определяется по формуле (8.1):

                                                                                                   (8.1)

         где     ΣQ_км – суммарный теплоприток в группу камер, представляющий собой полезную нагрузку компрессора, Вт;

ψ – коэффициент, учитывающий потери холода в установке (для систем с непосредственным охлаждением камер принимается равным 1,07);

в – коэффициент рабочего времени компрессора (0,75).

Потребная холодопроизводительность компрессора:

• Камера мясо-рыбная

Выбирается холодильная машина с воздушным охлаждением конденсатора. Для выбора холодильной машины определяется температуры кипения и конденсации холодильного агента и температура окружающего воздуха.

Температура кипения холодильного агента для фреоновых холодильных машин принимается на 14…16 ˚С ниже температуры воздуха в камере. Температура конденсации для конденсаторов с воздушным охлаждением принимается на 10…12 ˚С выше температуры воздуха в машинном отделение.
Камера мясо-рыбная:

·        Температура кипения хладагента

·        Температура конденсации хладагента

По графическим характеристикам зная температуру кипения и величину   Q_{о брутто} выбирается холодильная машина: - агрегат ВС 1,8-3

По графическим характеристикам Q_о = (t_o, t_окр) определяется рабочая холодопроизводительность холодильных агрегата: ВС 1,8-3 Q´_ор = 2090 Вт;
Для выбранных машин определяется предварительно коэффициент рабочего времени по формуле:

                                                                           (8.2)

где ΣQ_км – суммарный теплоприток в группу камер, представляющий собой

 полезную нагрузку компрессора и определенный по итогам калорического расчета, Вт;

 ψ – коэффициент, учитывающий потери холода в установке;

 Q¢_ор – рабочая холодопроизводительность, которую может обеспечить данная машина, определяется из графических характеристик, Вт.

Величина коэффициента рабочего времени b холодильных машин должна быть в пределах от 0,4 до 0,8 [1, с.45]

      Техническая характеристика выбранных холодильных машин представлена в таблице 8.1.
Таблица 8.1 - Техническая характеристика компрессорно-конденсаторных агрегатов

	Технические показатели	ВС 1,8~3
1	Холодопроизводотельность, кВт	2,09
2	Потребляемая мощность, кВт	0,9
3	Напряжение, В	380/220
4	Агрегат (марка)	---
	Хладагент (марка)	---
	Количество хладагента, кг	---
	Масло (марка)	---
	Количество масла, кг	---
5	Габариты агрегата, мм
	Длина	846
	Ширина	350
	Высота	440
	Масса агрегата, кг	84
6	Компрессор (марка)	ФГ1,8~3
	Конденсатор (марка)	Ребристотрубный
	Поверхность, м	9,4
7	Испаритель (марка)	ИРСН-12С
	Поверхность испарительных батарей, м2	12
	Количество испарительных батарей	2
8	Теплообменник (марка)	---
9	Фильтр осушитель (марка)	---
10	Терморегулирующий вентиль (марка)	ТРВ-1,5
	Количество, шт.	2
11	Датчик реле температуры (марка)	---
	Количество, шт.	---
12	Реле давления (марка)	---

9. Распределение испарителей по камерам


Для распределения испарителей по камерам соответственно тепловым нагрузкам, надо определить потребную теплопередающую поверхность по формуле:

                                                                                                                  (8.3)

где        Q_об – суммарный теплоприток в камеру, представляющий собой максимальную тепловую нагрузку на камерное оборудование (испаритель), определенный в результате калорического расчета, Вт;

К_и – коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(м² град);

q - расчетная разность температур между воздухом и холодильным агентом, °С.

Величина коэффициента теплопередачи К_и принимается для ребристотрубных батарей 2…4 Вт/(м² град), а расчетная разность температур составляет 14…16 °С.

                 

В камеру устанавливаются 2 испарительные батареи
12.                      
Поверочный  тепловой расчет холодильной установки

Температура кипения, средняя за весь цикл, если машина охлаждает одну камеру:

                                                                                                         (11.1)

где    t_В – температура воздуха в камере, ˚С;

Q_км – общий теплоприток в камеру, определяющий нагрузку компрессора, Вт;

F_И – поверхность испарительных батарей в камере, м²;

К_И – коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(м²*град).

Температура кипения, средняя за весь цикл, если машина охлаждает n камер, находится по формуле:

                    (11.2)

где    t_B1…t_Bn – температура в соответствующих камерах, ˚С;

F_И1…F_Иn – поверхность испарительных батарей в соответствующих камерах, м²;

К_И1…К_Иn – коэффициенты теплопередачи камерного оборудования в соответствующих камерах, Вт/(м²*град);

ΣQ_км – суммарный теплоприток в группу камер, представляющий собой полезную нагрузку компрессора, Вт.

Для машин малой холодопроизводительности, работающих на охлаждение камер с температурой воздуха от -2˚С до +4˚С, температура кипения, средняя за рабочую часть цикла, t_ор определяется следующим образом:

                                                                                                        (11.3)

По графической характеристике находится величина действительной рабочей холодопроизводительности машины, соответствующая значению средней температуры кипения за рабочую часть цикла. Затем определяется действительный коэффициент рабочего времени компрессора холодильной машины.

                                                                                                         (11.4)

Для агрегатов, имеющих конденсатор с воздушным охлаждением, необходимо проверить, правильно ли выбрана температура конденсации. Для этого вначале определяется тепловая нагрузка конденсатора по формуле:

                                                                     (11.5)

где       N_э – электрическая мощность, потребляемая электродвигателем, Вт;

   η_Э, η_n, η_мех – коэффициенты полезного действия соответственно: электродвигателя, передачи вращения двигателя на вал компрессора и механический КПД компрессора.

Действительная температура конденсации определяется по формуле:

                                                                                        (11.6)

где        t_окр – температура в машинном    отделении, ˚С;

    К_КД – коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м²*град);

    F_КД – теплопередающая поверхность конденсатора, м².

Величина коэффициента теплопередачи конденсатора с принудительным воздушным охлаждением принимается 30 Вт/(м²*град).

Проверочный расчет холодильной машины ВС – 1,8 для мясорыбной камеры

Температура кипения, средняя за весь цикл:

                       

Температура кипения, средняя за рабочую часть цикла:

           

Действительная холодопроизводительность машины:   Q_ор=2090 Вт.

Действительный коэффициент рабочего времени компрессора:

           

Мощность, потребляемая электродвигателем: N_Э= 900 Вт.

Тепловая нагрузка конденсатора:

Теплопередающая поверхность конденсатора 9,4 м².

Действительная температура конденсации:         

Заключение.

Холодильник, расположенный в подвале многоэтажного здания в городе Хабаровске с заданным суточным поступлением продуктов имеет:

· 1 камеру-  мясорыбную с площадью – 24м².

· температура воздуха в камере – 3⁰С;

Для строительства холодильной камеры используют следующие изоляционные материалы:

· для наружных и внешних стен используют высокоэффективный пенополистерол марки ПСБ-С, битум (для защиты теплоизоляционных конструкций от проникновения влаги)

· выбрана  холодильная машина: агрегат ВС1,8~3, для мясорыбной камеры, с коэффициентом рабочего времени b=0,52 Холодопроизводительности выбранной холодильной машины достаточно, т.к. 0,4 < b < 0,75.

·  для мясорыбной два испарителя марки ИРСН-12С, с поверхностью испарительных батарей 15,97 м².

· испарители в камере размещаются – 2 испарителя крепятся на наружные стены .


Рисунок 2 блок охлаждаемой камеры

1        Мясорыбная камера

2        Тамбур

3        Машинное отделение

4        Испаритель

5        Терморегулирующий вентиль

6        Холодильный агрегат