Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет
(КубГТУ)
Кафедра Холодильных и компрессорных машин и установок
Методическое пособие по изучению дисциплины и выполнению
контрольной работы для студентов заочной формы обучения 4 курса
специальности 080401 высшего профессионального образования
Краснодар
2008
Содержание
|
Введение |
3 |
|
1 Нормативные ссылки |
4 |
|
2 Инструкция по работе с учебно – методическим пособием |
5 |
|
3 Программа дисциплины |
6 |
|
4 Контрольная работа |
9 |
|
5 Задания на контрольные работы |
22 |
|
6 Содержание и оформление контрольных работ |
25 |
|
7 Темы лабораторных работ |
42 |
|
8 Темы практических занятий |
42 |
|
9 Вопросы для подготовки к экзамену (зачету) |
42 |
|
10 Список рекомендуемой литературы |
43 |
|
11 Приложения |
44 |
Введение
Холодильная обработка пищевых продуктов и дальнейшее их хранение в настоящее время является наиболее прогрессивным и современным способом длительного сохранения пищевой ценности продуктов питания. Как получать низкие температуры, какое оборудование необходимо использовать, как оно работает, какие температурно-влажностные режимы холодильной обработки нужно назначать изучается по дисциплине Холодильная техника и технология.
Изучение дисциплины позволяет использовать полученные знания для курсового и дипломного проектирования, а также применения их в дальнейшей производственной деятельности.
1 Нормативные ссылки
При выполнении и оформлении контрольной работы необходимо пользоваться нижеприведенными нормативными документами.
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы
ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин
Р 50-77-88 Рекомендации. ЕСКД. Правила выполнения диаграмм
ГОСТ 7.82-2001 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных ресурсов.
ГОСТ 7.1-2003. СИБИД. Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления.
2 Инструкция по работе с учебно-методическим пособием
В разделе «Программа дисциплины» приведены изучаемые темы и указывается, что необходимо знать в пределах каждой темы.
В конце тем приводятся вопросы для самопроверки и литература из списка рекомендуемой литературы с указанием страниц, где излагается материал темы.
Пример
Литература: [1, c. 3-9], [2, c. 143-162],
где 1 и 2 – порядковые номера литературных источников из списка рекомендуемой литературы.
Вариант контрольного задания выбирается по последним 2-м цифрам шифра зачётной книжки.
В разделах «Темы лабораторных работ» и «Темы практических занятий» приводятся наименования лабораторных работ и практических занятий, которые будут проводиться в период лабораторно-экзаменационной сессии, и указывается литература для подготовки.
3 Программа дисциплины
В программе дисциплины приводятся изучаемые темы дисциплины, используемая литература и вопросы для самопроверки.
Тема 1. Физические и термодинамические основы получения низких температур
Рассмотрите физические принципы получения низких температур (фазовые переходы,адиабатическое расширение газа, дросселирование жидкости, вихревой и термоэлектрический эффекты). Изучите термодинамические основы работы холодильных машин.
Литература: [1, с. 6-14], [2, c. 7-23]
Вопросы для самопроверки:
Тема 2. Схемы холодильных машин. Основное и вспомогательное оборудование.
Ознакомьтесь со схемами одно- и двухступенчатой холодильными машинами, назначением используемого основного и вспомогательного оборудования. Рассмотрите техническое устройство компрессоров различных типов, теплообменных аппаратов (испарители, конденсаторы). Ознакомьтесь с вопросами автоматического регулирования работы холодильных машин.
Литература: [1, с. 15-63], [2, c. 23-241]
Вопросы для самопроверки:
Тема 3. Производственные холодильники. Планировочные решения, строительные конструкции. Грузовые операции на холодильниках, размещение продуктов в холодильных камерах.
При изучении этой темы необходимо рассмотреть классификацию холодильников, их строительные конструкции , какие холодильные камеры бывают и для каких целей используются. Ознакомьтесь с грузовыми и товароведческими операциями на холодильниках при приемке и выпуске продуктов. Изучите правила размещения продуктов в холодильных камерах.
Литература: [1, с. 63-104].
Вопросы для самопроверки:
Тема4. Основные причины порчи продуктов и способы сохранения их качества. Состав продуктов и изменения их свойств в процессе холодильной обработки
Рассмотрите теоретические вопросы холодильного консервирования пищевых продуктов, какие холодильные технологии могут быть использованы. Изучите основные причины порчи продуктов. Ознакомьтесь с влиянием низких температур на жизнедеятельность микроорганизмов. Ознакомьтесь с вспомогательными средствами, применяемыми при холодильной обработке и хранении. Изучите состав продуктов.
Литература: [1, с. 104-118], [2, c. 393-405]
Вопросы для самопроверки:
Тема5. Процессы тепло- и массопереноса при холодильном консервировании
Изучите виды холодильной обработки (охлаждение, замораживание, хранение, размораживание), что происходит с составом продуктов при холодильной обработке. Рассмотрите вопросы массо- и газопереноса при холодильном консервировании.
Литература: [1, с. 118-254], [2, c. 405-446]
Вопросы для самопроверки:
Тема 6. Инженерные основы холодильного консервирования. Оборудование для охлаждения, замораживания и хранения продуктов. Оборудование для размораживания (растепления) продуктов.
Необходимо ознакомиться с инженерным оборудованием камер охлаждения, замораживания, хранения и размораживания, работой скороморозильных аппаратов различных типов, холодильным транспортом.
Литература: [1, с. 255-265], [2, c. 446-534]
Вопросы для самопроверки:
4 Контрольная работа
Целью работы является обучение студента методике расчета холодильного оборудования для холодильного хранения плодов и овощей и его подбора по техническим характеристикам, ознакомление студента со схемой холодильной машины. Одновременно студент должен научиться пользоваться нормативными документами (ГОСТами) и рекомендуемыми справочными материалами, с тем, чтобы уметь в дальнейшем правильно производить расчеты при курсовом и дипломном проектировании.
4.1 Пример выполнения работы
Контрольная работа выполняется по индивидуальному варианту по следующим исходным данным:
Вариант задания №100
|
1. Наименование продукта |
груши |
|
2. Масса хранимого продукта G, т |
120 |
|
3. Температура продукта начальная tпр (1), 0С |
31 |
|
4. Температура продукта конечная tпр (2), 0С |
2 |
|
5. Время охлаждение продукта , сутки |
1,5 |
|
6. Высота штабеля продукта hгр, м |
5,4 |
|
7. Высота камеры hкам, м |
6,8 |
|
8. Месторасположение холодильника (город) |
Душанбе |
|
9. Тип используемого испарителя |
батареи |
|
10. Охлаждение конденсатора |
водяное |
|
11. Холодильный агент |
R717 (аммиак) |
Расчет и подбор холодильного оборудования
Холодильная камера
Размеры холодильной камеры определяются ее строительной площадью Fстр, м2, рассчитываемой по формуле
(4.1)
где Е – масса хранимого продукта, т;
– норма загрузки продуктом, т/м3;
hгр – высота штабеля продукта, м;
– коэффициент использования строительной площади
камеры под штабель.
Значения Е, hгр принимаются по заданию. = 0,34; = 0,8.
= 120/0,34*5,4*0,8 = 81,7 м2.
Размеры камеры в плане определяются по формуле
, (4.2)
где lк – длина камеры, м;
bк – ширина камеры, м.
Ширина камеры bк принимается кратной 6м, т.е. может быть 6, 12, 18 метров. Длина камеры lк рассчитывается и округляется до ближайших больших целых значений, после чего уточняется значение строительной площади F*стр.
Принимаем ширину камеры равной bк = 6м, тогда длина камеры будет равна
lк = Fстр/ bк = 81,6 /6 = 13,6м, округляем до 14 м.
Уточняем F*стр F*стр = lк* bк =6 * 14 = 84м2
После определения размеров камеры приступаем к теплотехническому расчету, цель которого определить максимальную тепловую нагрузку на испарители холодильной машины.
Холодильное оборудование должно быть выбрано так, чтобы отвод тепла был обеспечен при самых неблагоприятных условиях: летние температуры окружающего воздуха и полная загрузка камеры продуктом.
Количество тепла, проникающего в холодильную камеру извне и возникающее в камере Qкам, Вт, складывается из следующих составляющих
Qкам = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , (4.3)
где Q1 - теплоприток через ограждающие строительные конструкции камеры, Вт;
Q2 - теплоприток от поступающих продуктов и тары, Вт;
Q3 - теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры, Вт;
Q4 - теплоприток от эксплуатации камеры, Вт;
Q5 - теплоприток от продуктов при “дыхании”, Вт.
Ограждающими строительными конструкциями камеры являются стены, покрытие и пол. Соответственно теплоприток Q1, Вт, является суммой следующих слагаемых
Q1 = Q1т + Q1c + Q1п , (4.4)
где Q1т – теплоприток, поступающий от окружающего воздуха через стены и кровлю, Вт;
Q1с – теплоприток, поступающий из-за облучения кровли солнцем, Вт;
Q1п – теплоприток, поступающий от грунта через пол, Вт.
Тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и кровлю Q1т, Вт, рассчитывается по формуле
Q, (4.5)
где - нормативный коэффициент теплопередачи ограждений
камеры, Вт/(м2 0С);
- площадь поверхности стен и кровли, м2;
- температура воздуха снаружи ограждения, 0С;
- температура воздуха в камере, 0С.
= = 2 0С; kн = 0,32 Вт/м2 0С ( см. приложение Д).
tн = 31 0С.
Q= 0,32*[2*(6+14)*6,8 + 84]*(31 – 2) = 3303,7 Вт,
Тепловой поток от облучения кровли солнцем , Вт, определяют по формуле
Q , (4.6)
где FП – площадь кровли, облучаемая солнцем, м2;
- избыточная разность температур, обусловленная солнечной
радиацией в летний период, 0С.
Fп = Fстр.= 84 м2; = 15 0С.
Q = 0,32*84*15 = 403,2 Вт.
Количество теплопритоков, поступающих в камеру через полы от грунта Q1П, Вт, определяем по формуле
Q (4.7)
где – условный коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2 0С);
температура грунта, 0С.
kусл = 0,23 Вт/(м2 0С). tгр = (31-14) = 17 0С.
Q= 0,23*84*(31-14) = 328,5 Вт,
Суммарное количество теплопритоков, поступающих через ограждения камеры, подсчитывается по формуле (5).
Q1 = Q1т + Q1c + Q1п = 3303,7 + 403,2+ 328,5 = 4035,4 Вт
Теплоприток от поступающих в камеру продуктов и тары Q2, Вт, определяется по формуле
Q2 = Q2пр + Q2т , (4.8)
где Q2пр – теплота от продукта, Вт;
Q2т – теплота от тары, Вт.
Количество теплопритоков, поступающих от продуктов Q2п, Вт, рассчитывают по формуле
Q (4.9)
где Gпр – масса продукта, т;
спр – удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг 0С);
- время охлаждения продукта, час.
Gпр = 120т; спр = 3600 Дж/(кг 0С); tпр(1) = 31 0С; tпр(2), = 2 0С;
=1,5*24 = 36 час.
Q =
= 120*3600*(31-2)*1000/36*3600 = 96666,7 Вт
Количество поступающей с тарой теплоты Q2т, Вт, находят по формуле
Q (4.10)
где Gт – масса тары, поступающей с продуктом, т;
ст – удельная теплоемкость тары, Дж/(кг 0С).
Gт = 0,2Gпр = 0,2*120 = 24т; ст = 2500 Дж/кг.
Q =
= 0,2*120*2500*(31-2)*1000/36*3600 = 13426 Вт.
Общее количество тепла, поступающего в камеру с продуктом и тарой, подсчитывают по формуле (9).
Q2 = Q2пр + Q2т = 96666,7 + 13426 = 110092,7 Вт.
Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры , Вт, рассчитывается по формуле
(4.11)
где Vкам – 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.
Vкам = Fстр*hкам, м3;
кг/м3; 8 кДж/кг. Величина принимается по приложению.
=
= 84*6,8*1,28*4*(17,2 – 8)*1000/24*3600 = 311,4 Вт.
Эксплуатационные теплопритоки возникают вследствие пребывания в холодильных камерах людей, работы электродвигателей, открывания дверей. Значение , Вт, принимают как долю в зависимости от теплопритоков через ограждения
Q4 = 0,2Q1. (4.12)
Q4 = 0,2Q1. = 0,2*4035,4 = 807,1 Вт
Количество теплоты, выделяемое плодами и овощами в процессе “дыхания” при хранении определяется по формуле
, (4.13)
где – удельное количество тепла, выделяющееся в процессе
“дыхания” плодов и овощей, Вт/т.
= 28 Вт/т (из приложения Д )
= 120 * 28 = 3360 Вт,
Суммарное количество тепла, проникающего в камеру, подсчитывается по формуле (4.3)
Qкам = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 4035,4 + 110092,7 + 311,7 + 807,1 + 3360 = 118606,9 Вт.
Это количество теплоты должны отводить испарители холодильной машины, чтобы обеспечить требуемую температуру воздуха в холодильной камере.
Параметры работы холодильной машины
Температура конденсации зависит от температуры охлаждающей среды.
При водяном охлаждении конденсаторов, сначала определяется температура воды входящей на конденсатор, которая выше температуры по мокрому термометру для данной местности на 3 - 4 0С
, (4.14)
где - температура воды, входящей на конденсатор, 0С;
tмт – температура по мокрому термометру, зависящая от температуры и относительной влажности окружающего воздуха в г.Душанбе, 0С.
tмт = 22,6 оС
= 22,6 + 3,4 = 26 оС
Температура воды, выходящей из конденсатора определяется как сумма температуры воды входящей на конденсатор и ее подогрева в нем, равного 3 - 5 0С
= 26 + 4 = 30 0С. (4.15)
Затем определяется температура конденсации, которая обычно выше температуры воды выходящей из конденсатора на 2 - 6 0С
= 30 + 6 = 36 0С. (4.16)
Температура кипения холодильного агента в испарителях камеры принимается ниже температуры в камере на 7 - 10 0С
= 2 - 7 = - 5 0С. (4.17)
Во избежание возникновения гидравлического удара в компрессоре, всасываемый пар необходимо перегревать. При этом температура всасывания определяется выражением
= - 5 - 10 = 5 0С (4.18)
где - перегрев на всасывании, зависящий от используемого холодильного агента, 0С.
Для аммиака (R717) = 5 - 10 0С.
= - 5 - 10 = 5 0С
Термодинамический цикл холодильной машины
Для расчета холодильной машины по определенным ранее температурным режимам построим цикл её работы в термодинамической диаграмме (см. приложение 3) и определим параметры хладагента в характерных точках цикла.
Таблица 4.2 – Параметры характерных точек цикла
|
№ точек |
Давление P, МПа |
Температура t, 0С |
Энтальпия i, кДж/кг |
Удельный объем v, м3/кг |
Термодинамическое состояние холодильного агента |
|
1/ |
0,36 |
-4 |
1450 |
0,35 |
Насыщенный.пар |
|
1 |
0,36 |
+5 |
1480 |
0,37 |
Перегретый.пар |
|
2 |
1,5 |
105 |
1685 |
0,126 |
Перегретый пар |
|
3 |
1,5 |
36 |
370 |
- |
Насыщенный.пар |
|
4 |
0,36 |
-4 |
370 |
0,052 |
Влажный пар х=0,15 |
1.4 Расчет цикла холодильной машины
Количество тепла, переданного продуктом одному килограмму холодильного агента в испарителе или массовая холодопроизводительность агента q0, кДж/кг, определяется как
= 1450 – 370 = 1080 кДж/кг, (4.19)
Удельная работа адиабатического сжатия паров холодильного агента в компрессоре , кДж/кг
=1685 – 1480 = 205 кДж/кг (4.20)
Удельная теплота, отведенная от холодильного агента в конденсаторе qк, кДж/кг
= 1685 – 370 = 1315 кДж/кг (4.21)
Холодильный коэффициент цикла
= 1080 /205 = 5,27 (4.22)
Масса холодильного агента Gха, кг/с, циркулирующего в системе холодильной машины определяется по формуле
= 118606,9/1080*1000 = 0,11 кг/с (4.23)
Расчет и подбор оборудования
Компрессор
Действительная объемная производительность компрессора , м3/с, определяется объемом пара, образующегося в испарителе и поступающим в цилиндры компрессора
= 0,11 * 0,37 = 0,0407 м3/с, (4.24)
где – удельный объем паров холодильного агента, всасываемого
компрессором, м3/кг.
Теоретическая производительность компрессора , м3/с, определяется по формуле
= 0,0407 / 0,82 = 0,05 м3/с (4.25)
где – коэффициент подачи компрессора.
Значение определяется по графическим зависимостям в зависимости от степени повышения давления в компрессоре (см. приложение).
Pк / P0 = 4,16; = 0,82
Теоретическая мощность, затрачиваемая в цилиндрах компрессора на адиабатическое сжатие паров холодильного агента , кВт, равна
= 0,11*(1685 – 1480) = 22,55 кВт (4.26)
На осуществление действительного процесса сжатия компрессором паров холодильного агента затрачивается больше энергии, чем требуется теоретически.
Действительная (индикаторная) мощность, затрачиваемая в цилиндрах компрессора , кВт, рассчитывается по формуле
= 22,55 / 0,85 = 26.53 кВт, (4.27)
где - индикаторный коэффициент полезного действия.
Значения определяется по графическим зависимостям в зависимости от степени повышения давления в компрессоре (см. приложение). Pк / P0 = 4,16; =0,85.
Эффективная мощность , Вт, которую необходимо подвести к валу компрессора от электродвигателя, составит
= 26,53 / 0,8 = 33,16 кВт (4.28)
где - механический КПД компрессора.
Величина учитывает потери на трение и работу масляного насоса. = 0,8.
Необходимую мощность электродвигателя, , Вт, для приведение в действие компрессора при непосредственном приводе, определяют по формуле
= 33,16 / 0,9 = 36,8 кВт (4.29)
где - КПД электродвигателя.
= 0,9.
По значениям и выбираю два аммиачных поршневых компрессора П40, со следующими техническими данными :
Число цилиндров – 4;
Производительность – 0,0289 м3/с.
Мощность – 13 кВт.
Испарители для охлаждения камер
Подбор испарителя осуществляется по необходимой площади теплообмена Fи, м2, которая находится по следующей формуле
= 118606,9 /5*(3-(-4))= 33818,8 м2 (4.30)
где kи – коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м2 0С).
kи = 5 Вт/(м2 0С).
По типу испарителя и его поверхности теплообмена и размерам камеры подбирается марка и количество испарителей (см. приложение).
Согласно задания выбираю коллекторные батареи с поверхностью теплообмена fб = 52 м2, тогда количество батарей составит
n = 3388,8 / 52 = 66 батарей.
Конденсатор
Количество тепла переданное от холодильного агента охлаждающей среде через поверхность теплообмена или тепловая нагрузка конденсатора, Qк, Вт, определяется по формуле
= 0,11 * 1315 * 1000 = 144650 Вт (4.31)
Площадь поверхности теплообмена конденсатора, Fк, м2, рассчитывается по формуле
= 144650 / 700 * 8 = 25,8 м2, (4.32)
где kк– коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м2 0С);
- средняя разность температур между холодильным агентом и охлаждающей средой, 0С.
kк= 700 Вт/(м2 0С)
Для конденсаторов водяного охлаждения величина определяется по формуле
= 36 – (30 + 26)/2 = 80С (4.33)
В конденсаторе тепло от холодильного агента переходит к охлаждающей среде – воде. Охлаждающую воду насосом необходимо подавать на конденсатор в соответствующем количестве.
Для конденсатора водяного охлаждения расход охлаждающей воды , м3/с, определяется по формуле
= 144650 / 4186*4*1000 = 0,0078 м3/с, (4.34)
где свд – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг 0С);
- разность температур на входе и на выходе из
конденсатора, 0С;
- плотность воды, кг/м3.
свд=4186 Дж/(кг 0С), =1000 кг/м3, .
Выбираю конденсатор марки КТГ – 32, который имеет теплопередающую поверхность Fк = 36 м2.
2.4 Регулирующий вентиль
При дросселировании жидкого холодильного агента площадь отверстия регулирующего вентиля , м2, рассчитывается по формуле
____________________
= 0,11 /0,35* \/ (1,5 – 0,36)*106*2*585,9 = 8,6*10-6 м2 (4.35)
где – коэффициент расхода;
Pк- давление конденсации, мПа;
P0 - давление кипения в испарителе, мПа;
- плотность жидкого холодильного агента перед дроссельным отверстием при Pк, кг/м3.
=0,35. = 585,9 кг/м3.
Ниже приводится схема холодильной установки с указанием марок выбранного оборудования (см.приложение).
Список использованных источников
5 Задания на контрольные работы
Вариант задания выбирается студентом по двум последним цифрам зачетной книжки. Варианты заданий приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Варианты заданий по выполнению контрольной работы
|
Последние две цифры зачеиной книжки |
Город |
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 |
|
01,34,67 |
Волгоград |
Абрикосы |
180 |
28 |
3 |
2 |
5 |
5,8 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Аммиак |
|
02,35,68 |
Баку |
виноград |
150 |
30 |
0 |
1,5 |
4,4 |
5 |
Воздухоохладитель |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
03,36,69 |
Душанбе |
Груши |
120 |
31 |
2 |
1,5 |
5,4 |
6,8 |
Батареи |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
04,37,70 |
Владивосток |
Персики |
110 |
19 |
3 |
1,5 |
4 |
5,4 |
Батареи |
Водяное |
Фреон 22 |
|
05,38,71 |
Калуга |
Яблоки |
130 |
20 |
1 |
2 |
4,8 |
6 |
Батареи |
Водяное |
Фреон 22 |
|
06,39,72 |
Воронеж |
Черешня |
70 |
21 |
4 |
0,5 |
5,4 |
5,8 |
Батареи |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
07,40,73 |
Астрахань |
Капуста |
90 |
27 |
1 |
1 |
4,4 |
4,8 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Аммиак |
|
08,41,74 |
Брянск |
картофель |
150 |
23 |
2 |
3 |
5,4 |
6 |
Батареи |
Водяное |
Аммиак |
|
09,42,75 |
Белгород |
Лук репчатый |
80 |
20 |
3 |
0,5 |
3,8 |
4,8 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Аммиак |
|
10,43,76 |
Казань |
Томат |
180 |
18 |
2 |
1,5 |
5,4 |
5,8 |
Батареи |
Воздушное |
Аммиак |
|
11,44,77 |
Вильнюс |
Абрикосы |
70 |
16 |
11 |
1 |
4,4 |
5,8 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Фреон 22 |
|
12,45,78 |
Краснодар |
Бананы |
120 |
28 |
12 |
2 |
4,2 |
5,4 |
Воздухоохладитель |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
13,46,79 |
Ашхабад |
Лимоны |
50 |
30 |
10 |
0,5 |
4,8 |
6 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Фреон 22 |
|
14,47,80 |
Батуми |
Апельсины |
120 |
26 |
5 |
1 |
4,4 |
6 |
Воздухоохладитель |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
15,48,81 |
Керчь |
Слива |
90 |
22 |
3 |
0,5 |
5 |
5,8 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Аммиак |
|
16,49,82 |
Донецк |
Дыня |
100 |
27 |
1 |
1,5 |
5,4 |
6 |
Батареи |
Воздушное |
Аммиак |
|
17,50,83 |
Ейск |
Морковь |
50 |
25 |
2 |
0,5 |
4,8 |
5,8 |
Батареи |
Водяное |
Фреон 22 |
|
18,51,84 |
Сочи |
огурцы |
90 |
29 |
1 |
1,5 |
4 |
4,8 |
Батареи |
Водяное |
Аммиак |
|
19,52,85 |
Нальчик |
Свекла |
130 |
27 |
0 |
2 |
5,2 |
6 |
Батареи |
Водяное |
Аммиак |
|
20,53,86 |
Краснодар |
Чеснок |
80 |
26 |
3 |
1,5 |
4 |
4,8 |
Воздухоохладитель |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
21,54,87 |
Туапсе |
Капуста |
150 |
23 |
0 |
2 |
4 |
4,8 |
Батареи |
Водяное |
Аммиак |
|
22,55,88 |
Львов |
картофель |
180 |
24 |
0 |
2,5 |
4 |
4,8 |
Батареи |
Водяное |
Аммиак |
|
23,56,89 |
Ставрополь |
Лук репчатый |
150 |
20 |
3 |
2,5 |
5 |
6 |
Батареи |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
24,57,90 |
Севастополь |
Томат |
190 |
25 |
2 |
3 |
3,8 |
4,8 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Аммиак |
|
25,58,91 |
Новороссийск |
Абрикосы |
100 |
28 |
5 |
2 |
4 |
4,8 |
Воздухоохладитель |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
26,59,92 |
Ялта |
виноград |
90 |
25 |
0 |
1 |
5 |
6 |
Воздухоохладитель |
Воздушное |
Аммиак |
|
27,60,93 |
Кишинев |
Груши |
180 |
20 |
3 |
2,5 |
4 |
4,8 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Аммиак |
|
28,61,94 |
Махачкала |
Персики |
200 |
23 |
3 |
3 |
4 |
4,8 |
Батареи |
Водяное |
Аммиак |
|
29,62,95 |
Пятигорск |
Яблоки |
130 |
28 |
1 |
1 |
4,4 |
5,4 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Фреон 22 |
|
30,63,96 |
Харьков |
Черешня |
80 |
21 |
4 |
0,5 |
3,8 |
4,8 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Фреон 22 |
|
31,64,97 |
Воронеж |
Абрикосы |
130 |
23 |
5 |
1,5 |
5 |
6 |
Воздухоохладитель |
Водяное |
Аммиак |
|
32,65,98 |
Волгоград |
Виноград |
100 |
25 |
3 |
1,5 |
4 |
5,4 |
Воздухоохладитель |
Воздушное |
Фреон 22 |
|
33,66,99 |
Казань |
яблоки |
150 |
15 |
0 |
2 |
5 |
6 |
Батареи |
Водяное |
Фреон 22 |
6 Содержание и оформление контрольных работ
Объем работы включает технические расчеты оборудования и составление технологической схемы холодильной машины.
Технические расчеты оформляются в виде расчетной работы объемом до 20-ти страниц, которая содержит:
Контрольная работа выполняется студентом по индивидуальному варианту по следующим исходным данным:
ВАРИАНТ ЗАДАНИЯ
1) наименование продукта __________________________________
2) масса хранимого продукта Е, т ____________________________
3) температура продукта начальная tпр (1), 0С ___________________
4) температура продукта конечная tпр (2), 0С ____________________
5) время охлаждение продукта , сутки _____________________
6) высота штабеля продукта hгр, м ___________________________
7) высота камеры hкам, м ____________________________________
8) город___________________________________________________
9) тип испарителя __________________________________________
10) охлаждение конденсатора ________________________________
11) холодильный агент ______________________________________
Задание оформляется на отдельном листе записки.
Требования к выполнению работы
Работа выполняется на листах формата А4 снабженных рамкой. Текст пишут с одной, либо двух сторон листа, количество строк на странице – от 33 до 38. Расстояние от рамки до границ текста должно быть в начале и конце строк не менее 5 мм, от верхней или нижней строки текста до рамки – не менее 10 мм. Расстояние заголовка подраздела от предыдущего текста – 15 мм, до последующего – 10 мм. Абзацы в тексте начинают отступом 15-17 мм.
Содержание включает наименование всех разделов и подразделов записки с указанием номеров страниц.
Раздел “Холодильная камера” включает краткое описание системы охлаждения камеры и расчет притоков тепла в камеру.
Расчет холодильного цикла проводится по методике, изложенной в разделе данных методических указаний.
Расчет и подбор холодильного оборудования выполняется по разделу 6 с использованием справочных данных приложения методических указаний.
Технологическая схема камеры и холодильной машины выполняется на листе формата А4 с изображением системы охлаждения камеры и графического обозначения выбранного холодильного оборудования машины, соединенных трубопроводами (см.приложения).
Каждая расчетная формула сначала записывается в буквенном виде с расшифровкой буквенных символов, встречающихся первый раз. Вычисления выполняются с точностью до трех значащих цифр и только в системе СИ.
В формулах в качестве символов применять обозначения установленные соответствующими государственными стандартами. Пояснения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, если они не пояснены ранее в тексте, должны быть приведены непосредственно под формулой. Пояснения каждого символа следует давать с новой строки в той последовательности, в которой символы приведены в формуле. Первая строчка пояснения должна начинаться со слова “где” без двоеточия после него.
Пример – Плотность каждого образца , кг/м3, вычисляют по формуле
(1)
где m – масса образца, кг;
V – объем образца, м3.
Холодильное хранение плодов и овощей
Для замедления разрушительных биохимических и микробиологических процессов с целью предотвращения быстрой порчи и продления сроков хранения плодов и овощей необходимо:
Для длительного сохранения натуральных свойств плодов и овощей широко используется холодильное хранение этой продукции при пониженных температурах. Режим холодильного хранения определяют с учетом биологических, физиологических и химических особенностей продукции, зависящих от вида, сорта, состояния и условий выращивания.
Режимы хранения плодов и овощей характеризуются создаваемыми температурой, влажностью, подвижностью и составом воздуха, а также перепадом температур между воздухом и охлаждающими приборами холодильных машин.
При этом успешность хранения плодов и овощей в значительной мере зависит от температуры воздуха, определяющей направление и интенсивность всех процессов, которые происходят в продукции при хранении и в первую очередь процесса газообмена при дыхании.
Оптимальная температура плодов и овощей определяется температурой их замерзания (криоскопическая температура) и чувствительностью к низким температурам, т.е. восприимчивостью к заболеваниям от холода выше точки замерзания.
Для большинства видов плодоовощной продукции оптимальной температурой хранения является температура, близкая к криоскопической. При этой температуре интенсивность дыхания и расход органических веществ доходят до минимума. Понижение температуры хранения ниже криоскопической связано с опасностью замерзания сока и последующим необратимым разрушением растительных клеток плодов. Превышение температуры хранения против оптимальной приводит к сохранению продолжительности хранения.
Хранение плодов и овощей при пониженных температурах осуществляется в специальных строительных сооружениях – холодильниках. Холодильник состоит из отдельных теплоизолированных от окружающей среды помещений – холодильных камер, объединенных общим грузовым коридором. Пониженная температура воздуха в камерах обеспечивается искусственным охлаждением холодильными машинами.
Однако важно не только создать в холодильной камере оптимальные температуры и влажность воздуха, но и поддерживать их равномерными и постоянными на протяжении всего периода хранения продукции. Поддержание постоянной и равномерной температуры и влажности воздуха в камере способствует его циркуляция по объему помещения. Вентиляция камер применяется для освежения воздуха, удаления газообразных продуктов, выделяющихся при дыхании плодов и овощей.
Продукцию в камерах холодильника хранят в таре – деревянных ящиках или контейнерах. Днища и стенки ящиков и контейнеров делают решетчатыми, что позволяет воздуху попадать в слой продукции. Установка контейнеров и ящиков в многоярусные штабеля высотой 3 – 4 метра с помощью погрузчиков позволяет эффективно использовать объем камеры хранения, легко механизировать загрузку и разгрузку продукции. Укладка тары с продукцией в штабель должна производиться таким образом, чтобы холодный воздух обтекал тару со всех сторон и охлаждал продукцию. Для этого между штабелями оставляют расстояние 3 5 см. Если это условие не соблюдается, продукция начинает разогреваться и отпотевать.
Основное оборудование холодильных машин
Холодильное оборудование камер хранения
Необходимые по технологии температуру и влажность воздуха в холодильной камере обеспечивают испарители холодильных машин. Применяют два вида испарителей:
Охлаждающие батареи изготавливают путем сварки стальных труб диаметром, обычно, 38 мм в несколько рядов в виде змеевика или секций соединенных коллекторами. Расстояние между трубами составляет 180 мм. На наружную поверхность труб навивают спиральную ленту толщиной 1 мм и шириной от 30 до 40 мм. Оребрение в несколько раз увеличивает внешнюю теплопередающую поверхность труб, дает экономию труб в 2 – 3 раза.
По месторасположению батареи бывают пристенные и потолочные. Схема пристенной и потолочной батарей приведена в приложении Г.
Пристенные батареи располагают преимущественно вдоль наружных стен в местах наибольшего притока тепла на расстоянии 0,2м от стены и возможно выше от пола.
Потолочные батареи размещают по всей площади потолка на расстоянии 0,4 м от него.
Жидкий холодильный агент, протекая по трубам, кипит, поглощая тепло от воздуха окружающего батарею, в результате чего температура в камере понижается. Охлажденный воздух за счет естественной циркуляции проходит сверху вниз через штабель пищевых продуктов со скоростью 0,05 – 0,2 м/с. Получив тепло от продукта и через ограждения камеры, воздух поднимается вверх и снова охлаждается батареями.
Воздухохладитель состоит из оребренных труб батареи, которая монтируется компактно в несколько рядов в металлическом кожухе, имеющим отверстия для входа и выхода воздуха. Принудительное движение воздуха через батарею со скоростью 3 – 5 м/с обеспечивается электровентилятором. В результате эффективность теплопередачи от воздуха к кипящему в трубах батареи холодильному агенту возрастает в 6 – 8 раз. Воздухоохладители вентилятором создают и принудительную циркуляцию воздуха непосредственно в камере со скоростью 1 – 3 м/с. Нисходящие потоки воздуха проходят через штабель продукции и затем вновь всасываются в воздухоохладитель. Воздухоохладители располагают непосредственно под потолком камеры. Схема воздухоохладителя приведена в приложении Г.
Испарители имеют следующие коэффициенты теплопередачи, отнесенные к оребренной наружной поверхности:
Компрессоры холодильных машин
Принципиальные схемы поршневых компрессоров представлены на рисунке1Б приложения Б. Компрессор располагается между испарителем и конденсатором машины и выполняет следующие функции:
- обеспечивает низкую температуру кипения t0 холодильного агента в испарителе, поддерживая давление кипения на постоянном уровне P0 = const , путем отсасывания образующихся паров из испарителя;
- путем сжатия паров от Р0 до Рк повышает температуру холодильного агента от t0 до tк с целью обеспечения последующего теплообмена с охлаждающей средой;
- нагнетает сжатые пары холодильного агента в конденсатор для проведения процесса теплообмена и их конденсации;
- обеспечивает циркуляцию холодильного агента по элементам холодильной машины за счет создаваемого перепада давлений Pк – P0.
К основным характеристикам поршневого компрессора относятся теоретический объем, описываемый поршнями компрессора и мощность, затрачиваемая на привод компрессора.
Теоретический объем, описываемый поршнями компрессора в единицу времени, характеризует геометрические параметры компрессора. При одинаковых размерах цилиндра, изменение его объемной производительности производится за счет увеличения количества цилиндров компрессора. На практике чаще всего применяют 2-х, 4-х, 6-ти и 8-ми цилиндровые компрессоры, схемы которых приведены на рисунках 1Б, 2Б, 3Б, 4Б приложения Б.
Мощность компрессора характеризует затраты энергии на преодоление работы сжатия холодильного агента и на преодоление трения в механизмах движения и определяет мощность электродвигателя компрессора.
Конденсаторы холодильных машин
Конденсатор является теплообменным аппаратом и располагается в схеме холодильной машины после компрессора. В конденсаторе происходит охлаждение и конденсация сжатых в компрессоре паров холодильного агента. Превращение паровой фазы холодильного агента в жидкую происходит за счет передачи теплоты от холодильного агента к охлаждающей среде – воде или воздуху.
По виду охлаждающей среды конденсаторы разделяются на водяные и воздушные. Наиболее распространенной конструкцией водяных конденсаторов являются кожухотрубные, в которых охлаждающая вода циркулирует по трубкам, расположенным внутри кожуха, а пары холодильного агента конденсируются на наружной поверхности трубок и в виде жидкости стекают в нижнюю часть кожуха. Воздушный конденсатор представляет собой батарею из оребренных труб, обдуваемую воздухом с помощью вентилятора. Холодильный агент охлаждается и конденсируется внутри труб. В приложении В представлены схемы конденсаторов водяного и воздушного охлаждения.
Коэффициенты теплопередачи конденсаторов составляют:
kк= 700-1000 Вт/(м2 0С);
kк= 400 - 480 Вт/(м2 0С);
Регулирующий вентиль
Регулирующий вентиль устанавливается перед испарителем холодильной машины и выполняет следующие функции:
Подача жидкости через вентиль зависит от разности давлений Pк - P0 в отверстии вентиля и степени его открытия. Регулирование подаваемого в испаритель хладагента важно по следующим причинам:
Графическое изображение регулирующего вентиля в схемах холодильных машин показано в приложении.
Расчет и подбор холодильного оборудования
Холодильная камера
Размеры холодильной камеры определяются ее строительной площадью Fстр, м2, рассчитываемой по формуле
, (6.1)
где Е – масса хранимого продукта, т;
– норма загрузки продуктом, т/м3;
hгр – высота штабеля продукта, м;
– коэффициент использования строительной площади
камеры под штабель.
Значения Е, hгр принимаются по вариантам задания. Величина - по приложению Д. Величина = 0,7 – 0,8.
Размеры камеры в плане определяются по формуле
, (6.2)
где lк – длина камеры, м;
bк – ширина камеры, м.
Ширина камеры принимается кратной 6 м, т.е. может быть 6, 12, 18 метров. Длина камеры рассчитывается и округляется до целых значений, после чего уточняется значение строительной площади Fстр.
После определения размеров камеры приступают к теплотехническому расчету, цель которого определить максимальную тепловую нагрузку на испарители холодильной машины.
Холодильное оборудование должно быть выбрано так, чтобы отвод тепла был обеспечен при самых неблагоприятных условиях: летние температуры окружающего воздуха и полная загрузка камеры продуктом.
Количество тепла, проникающего в холодильную камеру извне и возникающее в камере Qкам, Вт, складывается из следующих составляющих
Qкам = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , (6.3)
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 = Q1т + Q1c + Q1п , (6.4)
где Q1т – тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и
кровлю, Вт;
Q1с – тепло, поступающее из-за облучения кровли солнцем, Вт;
Q1п – тепло, поступающее от грунта через пол, Вт.
Тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и кровлю Q1т, Вт, рассчитывается по формуле
Q, (6.5)
где - нормативный коэффициент теплопередачи ограждений
камеры, Вт/(м2 0С);
- площадь поверхности стен и кровли, м2;
- температура воздуха снаружи ограждения, 0С;
- температура воздуха в камере, 0С.
Температура воздуха в камере принимается равной . Величина kн для стен и кровли камеры принимается по данным приложения .
Температура воздуха снаружи ограждения tн принимается равной максимальной температуре воздуха в летний период в заданном городе.
Площадь стен определяется как произведение длины периметра камеры на ее высоту hк. Площадь кровли принять равной Fстр.
Тепловой поток от облучения кровли солнцем , Вт, определяют по формуле
Q, (6.6)
где FП – площадь кровли, облучаемая солнцем, м2;
- избыточная разность температур, обусловленная солнечной
радиацией в летний период, 0С.
Значения Fп = Fстр. Величина = 15 0С для южных районов строительства холодильника, для остальных районов = 10 0С.
Количество тепла, поступающего в камеру через полы от грунта Q1П, Вт, определяют по формуле
Q, (6.7)
где – условный коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2 0С);
температура грунта, 0С.
Значение kусл = 0,23 Вт/(м2 0С). Величину tгр принять на 14 0С ниже расчетной температуры воздуха для летних условий.
Суммарное количество тепла, поступающего через ограждения камеры, подсчитывается по формуле (6.4).
Теплоприток от поступающих в камеру продуктов и тары Q2, Вт, определяется по формуле
Q2 = Q2пр + Q2т , (6.8)
где Q2пр – тепло от продукта, Вт;
Q2т – тепло от тары, Вт.
Количество тепла, поступающего от продукта Q2п, Вт, рассчитывают по формуле
Q (6.9)
где Gпр – масса продукта, т;
спр – удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг 0С);
- время охлаждения продукта, час.
Значения Gпр,tпр(1), tпр(2), принимаются по варианту задания.
Количество поступающего тепла с тарой Q2т, Вт, находят по формуле
Q (6.10)
где Gт – масса тары, поступающей с продуктом, т;
ст – удельная теплоемкость тары, Дж/(кг 0С).
Значение Gт = 0,2Gпр, ст = 2500 Дж/кг.
Общее количество тепла, поступающего в камеру с продуктом и тарой, подсчитывают по формуле (6.8).
Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры , Вт, рассчитывается по формуле
(6.11)
где Vкам – 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 Vкам = Fстр кг/м3; 8 кДж/кг. Величина принимается по приложению.
Эксплуатационные теплопритоки возникают вследствие пребывания в них людей, работы электродвигателей, открывания дверей. Значение , Вт, принять в зависимости от теплопритоков через ограждения
Q4 = 0,2Q1. (6.12)
Количество тепла, выделяемое плодами и овощами в процессе “дыхания” при хранении определяется по формуле
, (6.13)
где – удельное количество тепла, выделяющееся в процессе
“дыхания” плодов и овощей, Вт/кг.
Величина принимается из приложения Д в зависимости от продукта и температуры в камере.
Суммарное количество тепла, проникающего в камеру, подсчитывается по формуле (6.3). Это количество тепла должны отводить испарители холодильной машины, чтобы обеспечит требуемую температуру воздуха в холодильной камере.
Параметры работы холодильной машины
Температура конденсации зависит от температуры охлаждающей среды.
При водяном охлаждении конденсаторов, сначала определяется температура воды входящей на конденсатор, которая выше температуры по мокрому термометру для данной местности на 3 - 4 0С
, (6.14)
где - температура воды, входящей на конденсатор, 0С;
tмт – температура по мокрому термометру, зависящая от температуры и относительной влажности окружающего воздуха,0С.
Температура воды, выходящей из конденсатора определяется как сумма температуры воды входящей на конденсатор и ее подогрева в нем, равного 3 - 5 0С
(6.15)
Затем определяется температура конденсации, которая обычно выше температуры воды выходящей из конденсатора на 2 - 6 0С
(6.16)
При применении конденсаторов воздушного охлаждения температуру конденсации принимают равной
(6.17)
Температура кипения холодильного агента в испарителях камеры принимается ниже температуры в камере
(6.18)
Во избежании возникновения гидравлического удара в компрессоре, всасываемый пар необходимо перегревать. При этом температура всасывания определяется выражением
, (6.19)
где - перегрев на всасывании, зависящий от используемого холодильного агента, 0С.
Для аммиака R717 принимается равным 5 - 10 0С, для фреона R22 - = 15 - 20 0С.
Термодинамический цикл холодильной машины
Для построения процессов, происходящих в оборудовании холодильной машины и определения параметров хладагента в контрольных точках цикла, необходимых для расчета холодильного оборудования строится цикл холодильной машины в термодинамической диаграмме.
В контрольной работе цикл изобразить непосредственно на ксерокопии диаграммы соответствующего хладагента и приложить к работе.
Для построения цикла в термодинамических диаграммах необходимо знать:
Контрольные точки, характеризующие начало и окончание любого процесса в холодильном цикле располагаются только на изобарах Р0 или Рк. положение точки на диаграмме может быть определено по двум любым известным параметрам холодильного агента в данном состоянии.
Пример построения цикла холодильной машины в термодинамических диаграммах показан на рисунке 1 приложения.
Из испарителя выходит сухой насыщенный пар. Точка, характеризующая это состояние, лежит на пересечении правой пограничной кривой х = 1 с изотермой температуры кипения t0 (точка 1/). После испарителя пар холодильного агента перегревается на величину, положение точки 1, характеризующее данное состояние, определяется на пересечении изобары P0 и изотермы tвс.
Процесс сжатия в цилиндре компрессора проходит по адиабате. Положение точки 2 (конец процесса сжатия) определяется на пересечении изоэнтропы S1 и изобары давления конденсации Pк. Процесс охлаждения и конденсации холодильного агента происходят в областях перегретого и влажного пара при постоянном давлении (Pк= const).
На выходе из конденсатора холодильный агент принимает состояние насыщенной жидкости – состояние точки 3, расположенной на левой пограничной кривой х = 0.
В регулирующем вентиле происходит процесс резкого понижения давления от Pк до P0. Данный процесс называется дросселированием и проходит по линии постоянной энтальпии i3. После регулирующего вентиля холодильный агент находится в состоянии влажного пара – точка 4, расположенная на пересечении линии постоянной энтальпии i3 и изобары P0.
Таким образом, определяются положения всех характерных точек цикла. Теплофизические параметры этих точек должны быть представлены в виде таблицы 2.
Таблица 6.1 – Параметры характерных точек цикла
|
№ точек |
Давление P, МПа |
Температура t, 0С |
Энтальпия i, кДж/кг |
Удельный объем v, м3/кг |
Термодинамическое состояние холодильного агента |
|
1/ |
|||||
|
1 |
|||||
|
2 |
|||||
|
3 |
|||||
|
4 |
Расчет цикла холодильной машины
Количество тепла, переданного продуктом одному килограмму холодильного агента в испарителе или массовая холодопроизводительность агента q0, кДж/кг, в цикле
(6.20)
Удельная работа адиабатического сжатия паров холодильного агента в компрессоре , кДж/кг
(6.21)
Удельная теплота, отведенная от холодильного агента в конденсаторе qк, кДж/кг
(6.22)
Холодильный коэффициент цикла
(6.23)
Масса холодильного агента Gха, кг/с, циркулирующего в системе холодильной машины определяется по формуле
(6.24)
Расчет и подбор оборудования
Компрессор
Действительная объемная производительность компрессора , м3/с, определяется объемом пара, образующегося в испарителе и поступающего в цилиндры компрессора
, (6.25)
где – удельный объем паров холодильного агента, всасываемого
компрессором, м3/кг.
Значение определяется по термодинамической диаграмме для контрольной точки 1 холодильного цикла (таблица 6.1).
Теоретическая производительность компрессора , м3/с, определяется по формуле
, (6.26)
где – коэффициент подачи компрессора.
Коэффициент учитывает все объемные потери в действительной работе компрессора. Значение принять по графику на рисунке 2 по отношению давлений Pк / P0 цикла для соответствующего холодильного агента.
Теоретическая мощность, затрачиваемая в цилиндрах компрессора на адиабатическое сжатие паров холодильного агента , кВт, равна
(6.27)
На осуществление действительного процесса сжатия компрессором паров холодильного агента затрачивается больше энергии, чем требуется теоретически. Особенно сильное влияние на энергетические потери оказывают теплообмен в цилиндрах и гидравлические сопротивления при движении паров в каналах компрессора.
Действительная (индикаторная) мощность, затрачиваемая в цилиндрах компрессора , кВт, рассчитывается по формуле
, (6.28)
где - индикаторный коэффициент полезного действия.
Значения следует принять из графика на рисунке 3.
Величиной выражают энергетические потери от теплообмена в цилиндрах и от сопротивления в клапанах при всасывании и нагнетании, однако он не учитывает потерь на трение в движущихся частях компрессора и работу масляного насоса.
Поэтому эффективная мощность , Вт, которую необходимо подвести к валу компрессора от электродвигателя, составит
, (6.29)
где - механический КПД компрессора.
Величина учитывает потери на трение и работу масляного насоса. Значение принять 0,8.
Необходимую мощность электродвигателя, , Вт, для приведение в действие компрессора при непосредственном приводе, определяют по формуле
, (6.30)
где - КПД электродвигателя.
Значение принять 0,8 – 0,9.
По значениям и подобрать марку компрессора по паспортным данным (см.приложение).
Испарители для охлаждения камер
Подбор испарителя осуществляется по необходимой площади теплообмена Fи, м2, которая находится по следующей формуле
, (6.31)
где kи – коэффициент теплопередачи испарителя, Вт/(м2 0С).
Значения kи приведены ранее.
По типу испарителя и его поверхности теплообмена и размерам камеры подбирается марка и количество испарителей (см.приложение).
Конденсатор
Количество тепла переданное от холодильного агента охлаждающей среде через поверхность теплообмена или тепловая нагрузка конденсатора, Qк, Вт, определяется по формуле
(6.32)
Площадь поверхности теплообмена конденсатора, Fк, м2, рассчитывается по формуле
, (6.33)
где kк– коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м2 0С);
- средняя разность температур между холодильным агентом и охлаждающей средой, 0С.
Значение kк указывалось ранее.
Для конденсаторов воздушного охлаждения значение составляет от 8 до 12 0С.
Для конденсаторов водяного охлаждения величина определяется по формуле
. (6.34)
Методика расчета рассмотрена ранее.
В конденсаторе тепло от холодильного агента переходит к охлаждающей среде – воде или воздуху. Охлаждающую среду насосом или вентилятором необходимо подавать на конденсатор в соответствующем количестве.
Для конденсатора водяного охлаждения расход охлаждающей воды , м3/с, определяется по формуле
(6.35)
где свд – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг 0С);
- разность температур на входе и на выходе из
конденсатора, 0С;
- плотность воды, кг/м3.
Значения свд=4186 Дж/(кг 0С), =1000 кг/м3, .
Для конденсатора воздушного охлаждения количество охлаждающего воздуха , м3/с, подаваемого вентилятором рассчитывается по формуле
, (6.36)
где 1200 – постоянная воздуха, Дж/(м3 0С);
- разность температур воздуха на выходе и на входе в
конденсатор, 0С.
Значение составляет от 5 до 8 0С.
В зависимости от охлаждающей среды по значению Fк выбрать марку конденсатора (см. приложение).
Регулирующий вентиль
При дросселировании жидкого холодильного агента площадь отверстия регулирующего вентиля , м2, рассчитывается по формуле
, (6.37)
где – коэффициент расхода;
Pк- давление конденсации, мПа;
P0 - давление кипения в испарителе, мПа;
- плотность жидкого холодильного агента перед отверстием
при Pк, кг/м3.
Для аммиака =0,35, для фреонов =0,6. Значение - по таблицам для соответствующего холодильного агента (см. приложение).
Схема холодильной установки
По варианту задания и выбранному оборудованию составляется технологическая схема холодильной установки.
Схема вычерчивается карандашом в произвольном масштабе с соблюдением пропорций оборудования на листе формата А4. На схеме должно быть показано все оборудование холодильной установки и холодильная камера с оборудованием.
Оборудование изображается графически упрощенно в соответствии с приложениями А,Б. Марка оборудования проставляется внутри изображения оборудования или рядом с ним.
Линии трубопроводов следует чертить на схеме горизонтально и вертикально, т.е. параллельно линиям рамки формата. Пересекать изображение оборудования линиями трубопроводов не допускается. На каждом трубопроводе нужно проставлять стрелки, указывающие направление движения потока вещества.
Толщину линий на технологической схеме следует выдерживать по стандарту:
Пример выполнения схемы приведен в приложении.
7 Темы лабораторных работ
По дисциплине Холодильная техника и технология проводится лабораторная работа на тему:
1. Изучение влияния скорости и температуры воздуха на время охлаждения и замораживания продуктов
8 Темы практических занятий
По дисциплине Холодильная техника и технология проводится практическое занятие на тему:
9 Вопросы для подготовки к зачету
10 Список рекомендуемой литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
(справочное)
|
Продукт |
Норма загрузки , т/м3 |
Теплоемкость Спр, Дж/(кг 0С) |
, Вт/т |
||||
|
Температура в камере, 0С |
|||||||
|
0 |
2 |
5 |
10 |
15 |
|||
|
Абрикосы |
0,339 |
3640 |
71 |
27 |
50 |
102 |
155 |
|
Виноград |
0,337 |
3635 |
9 |
17 |
24 |
36 |
49 |
|
Груши |
0,340 |
3600 |
20 |
28 |
47 |
63 |
160 |
|
Персики |
0,342 |
3680 |
19 |
22 |
41 |
92 |
131 |
|
Яблоки |
0,336 |
3673 |
19 |
21 |
31 |
60 |
92 |
|
Черешня |
0,338 |
3650 |
21 |
31 |
60 |
92 |
165 |
|
Капуста |
0,330 |
3700 |
33 |
36 |
51 |
78 |
121 |
|
Картофель |
0,336 |
3710 |
20 |
22 |
24 |
26 |
36 |
|
Лук репчатый |
0,331 |
3712 |
20 |
21 |
26 |
34 |
31 |
|
Томат |
0,337 |
3705 |
17 |
20 |
28 |
41 |
87 |
|
Бананы |
0,335 |
3725 |
- |
- |
58 |
116 |
242 |
|
Лимоны |
0,339 |
3760 |
9 |
13 |
20 |
33 |
47 |
|
Апельсины |
0,339 |
3774 |
10 |
13 |
19 |
35 |
50 |
|
Слива |
0,337 |
3756 |
21 |
35 |
65 |
126 |
184 |
|
Дыня |
0,338 |
3764 |
20 |
23 |
28 |
43 |
76 |
|
Морковь |
0,339 |
3721 |
28 |
34 |
38 |
44 |
97 |
|
Огурцы |
0,333 |
3779 |
20 |
28 |
34 |
60 |
116 |
|
Свекла |
0,335 |
3754 |
17 |
20 |
28 |
41 |
87 |
|
Чеснок |
0,332 |
3736 |
22 |
31 |
47 |
71 |
128 |
|
Город |
Среднегодовая температура воздуха, tсг, 0С |
Расчетные летние параметры воздуха |
Удельная энтальпия воздуха iн, кДж/кг |
|
|
Температура, tн, 0С |
Температура по мокрому термометру, tмт, 0С |
|||
|
Астрахань |
9,3 |
33 |
23,5 |
17,5 |
|
Ашхабад |
16 |
40 |
22,5 |
18,3 |
|
Баку |
14,4 |
33 |
25,7 |
17,8 |
|
Батуми |
14,3 |
30 |
26,0 |
16,9 |
|
Белгород |
6,3 |
33 |
24,8 |
17,2 |
|
Брянск |
4,7 |
28 |
21,0 |
15,8 |
|
Воронеж |
5,6 |
33 |
24,5 |
17,51 |
|
Вильнюс |
6,5 |
28 |
22,0 |
15,7 |
|
Владивосток |
4,0 |
30 |
26,8 |
16,7 |
|
Волгоград |
7,7 |
34 |
23,1 |
17,6 |
|
Горький |
3,6 |
29 |
22,3 |
16,4 |
|
Донецк |
8,4 |
31 |
23,7 |
16,9 |
|
Душанбе |
14,6 |
36 |
22,6 |
17,2 |
|
Ейск |
9,8 |
33 |
26,8 |
17,7 |
|
Казань |
3,6, |
31 |
22,7 |
16,5 |
|
Калуга |
4,4 |
28 |
24,0 |
15,3 |
|
Керчь |
10,9 |
30 |
23,2 |
17,1 |
|
Кишинев |
9,8 |
31 |
22,6 |
16,5 |
|
Краснодар |
11,1 |
32 |
24,0 |
17,6 |
|
Львов |
7, 7 |
30 |
23,9 |
17,0 |
|
Махачкала |
11,8 |
32 |
25,0 |
17,5 |
|
Нальчик |
8,8 |
33 |
25,0 |
17,9 |
|
Новороссийск |
12,6 |
33 |
25,9 |
17,9 |
|
Пятигорск |
8,6 |
33 |
24,5 |
17,7 |
|
Севастополь |
12,2 |
31 |
23,6 |
17,1 |
|
Сочи |
13,8 |
30 |
25,8 |
16,9 |
|
Ставрополь |
8,1 |
29 |
22,5 |
16,5 |
|
Туапсе |
13 ,0 |
31 |
26,2 |
16,7 |
|
Харьков |
6,7 |
31 |
22,9 |
16,5 |
|
Ялта |
13,1 |
32 |
24,8 |
17,3 |
|
Среднегодовая температура наружного воздуха в городе |
Коэффициент теплопередачи kн, Вт/(м2 0С) при температуре в камере |
||
|
-4 0С |
0 0С |
+4 0С |
|
|
00 и ниже |
0,41 |
0,47 |
0,47 |
|
+1 - +8 0С |
0,35 |
0,40 |
0,47 |
|
+9 0С |
0,27 |
0,30 |
0,34 |
t, 0C |
P, мПа |
i3, кДж/кг |
i1, кДж/кг |
,кг/м3 |
-40 |
0,072 |
319,4 |
1708,3 |
690 |
-35 |
0,0931 |
341 |
1716,0 |
684 |
-30 |
0,1195 |
363 |
1723,5 |
678 |
-25 |
0,1515 |
386,3 |
1730,3 |
672 |
-20 |
0,1901 |
408,8 |
1737,5 |
665 |
-15 |
0,2362 |
431,4 |
1744,1 |
659 |
-10 |
0,2908 |
454,2 |
1750,2 |
652 |
-5 |
0,3549 |
477,0 |
1756,1 |
645,2 |
0 |
0,4296 |
500,0 |
1761,5 |
639 |
5 |
0,5164 |
523,1 |
1766,6 |
631,7 |
10 |
0,6153 |
546,4 |
1771,2 |
625 |
15 |
0,7288 |
569,8 |
1775,4 |
617,7 |
20 |
0,8578 |
593,5 |
1779,2 |
610 |
25 |
1,004 |
617,3 |
1782,5 |
602,8 |
30 |
1,1675 |
641 |
1785,3 |
595,2 |
35 |
1,351 |
665,6 |
1787,6 |
587,5 |
40 |
1,556 |
690,2 |
1789,2 |
579,4 |
t, 0C |
P, мПа |
i3, кДж/кг |
i1, кДж/кг |
,кг/м3 |
-40 |
0,1053 |
454,6 |
687,6 |
1406 |
-35 |
0,1321 |
460,2 |
689,9 |
1392 |
-30 |
0,164 |
465,7 |
692,2 |
1377 |
-25 |
0,2016 |
471,3 |
694,4 |
1362 |
-20 |
0,2455 |
477,0 |
696,5 |
1347 |
-15 |
0,269 |
482,7 |
698,6 |
1331 |
-10 |
0,355 |
488,4 |
700,6 |
1315,1 |
-5 |
0,422 |
494,2 |
702,6 |
1299 |
0 |
0,4981 |
500,0 |
704,4 |
1282,1 |
5 |
0,5842 |
505,9 |
706,2 |
1265,0 |
10 |
0,6809 |
511,8 |
707,9 |
1248 |
15 |
0,7892 |
517,8 |
709,5 |
1230 |
20 |
0,9097 |
523,9 |
711,0 |
1210,9 |
25 |
1,0435 |
530,1 |
712,4 |
1192 |
30 |
1,1913 |
536,4 |
713,7 |
1172 |
35 |
1,3541 |
542,8 |
714,8 |
1151 |
40 |
1,532 |
549,3 |
715,7 |
1129,9 |
(справочное)
ХОЛОДИЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Таблица 2.1 – Основные характеристики поршневых холодильных компрессоров
|
Марка компрессора |
Число цилиндров |
Теоретическая производительность, Vh, м3/с |
Мощность Ne, КВт |
|
Аммиачные и фреоновые |
|||
|
П14 |
2 |
0.0111 |
6.7 |
|
П20 |
4 |
0.0154 |
9.1 |
|
П28 |
4 |
0.0222 |
13.3 |
|
П40 |
4 |
0.0289 |
13 |
|
П60 |
6 |
0.0433 |
19.5 |
|
П80 |
8 |
0.0578 |
26 |
|
П110 |
4 |
0.0835 |
39 |
|
П165 |
6 |
0.125 |
58.5 |
|
П220 |
8 |
0.167 |
78 |
|
Фреоновые |
|||
|
ФУ12 |
4 |
0.0171 |
5 |
|
ФУУ25 |
8 |
0.0342 |
10 |
|
ФВ20 |
2 |
0.0272 |
8.6 |
|
ФУ40 |
4 |
0.0544 |
16.8 |
|
ФУУ80 |
8 |
0.1088 |
32.5 |
Таблица 2.2 – Основные характеристики воздухоохладителей
|
Марка воздухоохладителя |
Площадь поверхности теплообмена, Fи, м2 |
|
ВО – 16 |
16 |
|
ВОП – 50 |
50 |
|
ВОП – 75 |
75 |
|
ВОП – 100 |
100 |
|
ВОП – 150 |
150 |
|
ВОП – 250 |
250 |
Таблица 2.3 – Основные характеристики испарительных батарей
|
Тип батареи |
Площадь поверхности теплообмена Fи, м2 |
|
Коллекторные пристенные и потолочные |
15, 22, 34, 52 |
|
Змеевиковые пристенные |
13, 20, 33, 50 |
Таблица 2.4 – Площадь теплопередающей поверхности горизонтальных кожухотрубных конденсаторов
Марка конденсатора |
Площадь теплопередающей поверхности Fкд, м2 |
|
Аммиачные |
|
|
КТГ-32 |
36 |
|
КТГ-40 |
40 |
|
КТГ-50 |
53 |
|
КТГ-63 |
67 |
|
КТГ-80 |
95 |
|
КТГ-125 |
120 |
|
КТГ-160 |
151 |
|
КТГ-200 |
190 |
|
КТГ-250 |
269 |
|
КТГ-315 |
322 |
|
КТГ-500 |
494 |
|
КТГ-630 |
635 |
|
КТГ-800 |
850 |
|
КТГ-1250 |
1225 |
|
Фреоновые |
|
|
КТР-25 |
24 |
|
КТР-50 |
48.3 |
|
КТР-110 |
113 |
Таблица 2.5 – Площадь теплопередающей поверхности воздушных фреоновых конденсаторов
|
Марка конденсатора |
Площадь теплопередающей поверхности Fкд, м2 |
|
КВ30 |
40 |
|
КВ60 |
70 |
|
ВК-160А |
162 |
|
ВК-250А |
250 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ДИАГРАММЫ
Рисунок 3.1 — Н-Р диаграмма для холодильного агента R707 (аммиак)
Рисунок 3.2 — Н-Р диаграмма для холодильного агента R22 (фреон 22)