Расчет и проектирование стационарных холодильных камер

Размещено на http://allbest.ru/

• Министерство образования и науки Российской Федерации
• Федеральное агентство по образованию
• Южно-Уральский государственный университет
• Кафедра «Технология продуктов общественного питания»
• Курсовой проект
• по дисциплине «Холодильная техника и технология»
• Тема: «Расчет и проектирование стационарных холодильных камер»
• Выполнил: Александрова Н.К.
• Проверил: Шалагина Ю.А.
• Челябинск 2013 г.
• Содержание
• Введение
• 1. Объемно-планировочное решение
• 1.1 Число, площади и размеры камер
• 2. Расчет тепловой изоляции. Тепловой расчет камер
• 2.1 Расчет толщины слоя теплоизоляции
• 2.2 Тепловой расчет камер
• 2.2.1 Теплопритоки через ограждения
• 2.2.2 Теплопритоки от продуктов
• 2.3 Эксплуатационные теплопритоки
• 3. Расчет и выбор холодильного оборудования
• 3.1 Выбор холодильных машин
• Заключение
• Литература
• Введение
• В процессе работы предприятий общественного питания практически всегда возникает необходимость в хранении продуктов.
• При этом часть продуктов требует для своего сохранения поддержания температур ниже температуры наружной окружающей среды и определённой относительной влажности, а в некоторых случаях - циркуляции воздуха и определённого воздуха обмена или даже определённого состава газовой среды (например, при хранении фруктов в среде с повышенным содержанием двуокиси углерода или другого газа).
• Теплота и влага наружного воздуха стремятся проникнуть в холодильник, что требует создания специальных конструкций ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещений.
• К холодильникам предъявляются высокие санитарные требования, что требует создания внутри холодильника специальных покрытий.
• Для хранения необходимого объёма продуктов и необходимости их быстрой и правильной укладки на хранение, камеры должны быть удобными и соответствовать необходимым размерам.
• Для эффективной и экономически выгодной работы холодильных камер требуется правильный расчет и выбор холодильных установок.
• Из выше сказанного следует, что на предприятиях общественного питания необходимо иметь квалифицированный специально обученный персонал для обслуживания холодильных камер.
• 1. Объемно-планировочное решение
• 1.1 Число, площади и размеры камер
• Число и размеры камер определяют расчетом по ассортименту, количеству хранимых продуктов, а также сроку хранения и величине нормативной нагрузки на 1 м грузовой площади.
• Суточный запас продуктов и условия их хранения представлены в таблице 1
• Таблица 1

Продукты	Температура воздуха, °С.	Относительная Влажность воздуха %%	Срок хранения, сутки	Нормативная нагрузка gF, кг/м2	Суточный запас продуктов, кг
Мясные полуфабрикаты	-4	85	4	120…140	300
Овощи, фрукты, ягоды	+6	80	2	80…100	800
Жиры, гастрономия	+2	85	3	160..220	400
Молочные продукты	+2	85	2	120...160	450
Безалкогольные напитки	+6	90	2	80…100	400
Рыба	-1	85	4	180…200	300

• Холодильные камеры находятся в г. Владимир на цокольном этаже одноэтажного здания, расположены островным способом. Высота камер 2,8 м.
• Вместимость камеры для хранения каждого вида продукта , кг, определяют по формуле:
• Е = Мс ф, (1.1)
• где Е - вместимость холодильной камеры, кг;
• Мс-- суточный расход продукта, кг/сутки,
• -- продолжительность хранения, сутки.
• В одну камеру можно объединить следующие виды продуктов:
• I к - мясные полуфабрикаты ;
• II к - безалкогольные напитки, овощи, фрукты и ягоды ;
• III к - рыба ;
• IV к - жиры, гастрономия, молочные продукты .
• Подставляем числовые значения в формулу и получаем;
• 1. Мясные полуфабрикаты
• Е = 300Х4 = 1200 (кг)
• 2. Овощи, фрукты, ягоды
• Е = 800х2 = 1600 (кг)
• Безалкогольные напитки
• Е = 400х2 = 800 (кг)
• 3. рыба
• Е = 300х4 = 1200 (кг)
• 4. молочные продукты
• Е = 450х2 = 900 (кг)
• жиры и гастрономия
• Е = 400х3 = 1200 (кг)
• Определяем вместимость для каждой камеры отдельно:
• I к Е =1200 (кг)
• II к Е = 1600 + 800=2400 (кг)
• III к Е = 1200 (кг) ; IVкЕ=1200+900=2100(кг)
• Грузовая площадь для размещения продукта Fгр, м,
• F гр, (1.2)
• где -- нормативная нагрузка, кг/м ?.
• Подставив числовые значения в формулу получим:
• I к F гр = 1200 : 140 = 8,57 м ?
• II к F гр = 2400 : (100 +100)= 12 м ?
• III к F гр = 1200 : 200 = 6 м ?
• IVк F = 2100 : (220 +160)= 5,53 м кв.
• Общая грузовая площадь всех камер У F гр = 32,10 м ?.
• Строительная площадь необходимая для хранения продуктов Fгр, м?, включает в себя, кроме грузовой, площадь проходов и отступов стен, определяется из выражения:
• Fс = F гр в, (1.3.)
• где Fс - строительная площадь, м ?;
• F гр - грузовая площадь, м ?;
• в - коэффициент увеличения площади. Таб. 2.2
• Строительную площадь (Fс) определяем для каждой камеры отдельно:
• 1к Fс 8,57 х 2,2 = 18,85 ?18 м ?;
• 2к F с 12 х 1,8 = 21,6 ? 22 м ?;
• 3к Fс 6 х 2,2 = 13,2 ? 12 м ?
• 4к Fc 5,53 х2,2 =12,17 =12 м кв.
• Общая строительная площадь всех камер УFс =64 м кв.2 Расчетные параметры воздушной среды
• Величина принятых при проектировании параметров воздушной среды, а также скорости воздуха вне и внутри холодильных камер влияют на капитальные и эксплуатационные затраты. Названные величины внутри камер изменяются в течение года крайне незначительно. Поэтому их можно считать постоянными. Характер и величину изменений параметров воздуха вне камер описать сложно.
• По этой причине, при проектировании для обеспечения нормального температурного режима в камерах в теплый период года принимают наиболее вероятные максимальные значения температуры, относительной влажности и скорости воздуха, которые приведены в СНиП П-А б-72 [3]. Значения расчетных параметров наружного воздуха приведены в таблице 2.
• Таблица 2

Город	Глубина промерзания грунтов, см	Температура, °С	Относительная влажность воздуха,%
		средне годовая	расчетная летняя	расчетная зимняя	расчетная летняя	расчетная зимняя
Владимир	135	3,4	29	-27	57	85

• Расчетная температура грунта, может быть принята на 10-15 ниже расчетной температуры наружного воздуха:
• t = 29 - 10 = 19 C
• Расчетная температура воздуха в смежных с холодильными камерами неохлаждаемых помещениях :
• -в наземных этажах t = 29 -5 = 24 C
• Расчетная температура воздуха в тамбуре холодильника равна:
• t = 29-10 = 19 C
• холодильный камера тепловой изоляция
• 2. Расчет тепловой изоляции. Тепловой расчет камер
• Основным требованием при проектировании изоляционных конструкций холодильников является обеспечение непрерывности слоев тепло, паро- и гидроизоляций. Для защиты от грызунов по периметру камеры на высоту не менее 0,7 м и по полу на ширину 0,5 м заделывают металлическую сетку. Полы на сухих песчаных грунтах и полы камер с температурами не ниже минус 2°С не изолируют, а делают только подсыпку по периметру камеры и заглубляют изоляцию стен ниже уровня пола на 150 мм. Ширина и глубина подсыпки -- 0,5 м. Для изоляции полов используем керамзитовый гравий, доменный и котельный шлаки, минеральную пробку, пенополистерол.
• Теплоизоляцию стен производим плиточными материалами. Поверхность стен, обращенную в холодильные камеры, желательно покрывать глазурованной плиткой. Тепловой изоляцией для перегородок служит пенопласт ПХВ, используемый для изоляции стен.
• Двери холодильных камер -- специальные теплоизолированные. Коэффициент теплопередачи дверей не превышает 0,4 Вт (м град).На холодильниках предприятий общественного питания используют одностворчатые присланные двери модели ПС. Двери открываться в сторону выхода из камеры.
• 2.1 Расчет толщины слоя теплоизоляции
• Толщину слоя теплоизоляции м, определяют по формуле
• (3.1)
• где -- коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(мград);
• -- нормативный коэффициент теплопередачи конструкции ограждения, Вт/(мград);
• -- толщина отдельных слоев строительных и пароизоляционных материалов, м;
• -- коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов, Вт/(мград);
• -- коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке с теплой стороны, Вт/(мград);
• -- коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху камеры, Вт/(мград).
• После определения толщины слоя изоляции по формуле (3.1.) полученный результат округляем до значения стандартной толщины принятого теплоизоляционного материала .
• Теплоизоляционные материалы выпускаются в виде плит стандартной толщины 25, 30, 50, 100 мм.
• Для принятой окончательно толщины слоя теплоизоляции производят уточнение величины коэффициента теплопередачи, который будет использован в дальнейших расчетах и является действительным
• (3.2.)
• где -- действительный (расчетный) коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(мград);
• -- принятая толщина слоя изоляции, м.
• Толщины слоев строительных, паро- и гидроизоляционных материалов принимают равными указанным на рисунках 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4.
• Для теплоизоляции стен камер выберем теплоизоляционный материал пенопласт ПХВ.
• Расчёт толщины наружных стен.

Плитка облицовочная 5
Штукатурка на сетке 20
Теплоизоляция (пенопласт ПХВ)
Битум 5
Штукатурка 20
Кирпичная кладка 510

• Рис. 3.1. Устройство изоляции наружных стен
• - изоляционного материала, =0,035 Вт/(м*град);
• - коэффициент теплопередачи конструкции ограждения, =0,47 Вт/(м*град);
• - толщина слоев строительных и пароизоляционных материалов, м;
• - коэффициенты теплопроводности материалов, Вт/(м*град);
• - коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке с теплой стороны, =8,7 Вт/(м*град);
• - коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху камеры, =8,12 Вт/(м*град).
• м.
• Полученный результат округлим до 0,05 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 50мм.
• Вт/(м*град)
• Расчёт толщины перегородок между камерой с овощами и камерой молочные продукты (тамбуром ) (рис. 3.2)
• м
• Вт/(м*град)
• Полученный результат округлим до 0,05 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 50 мм .
• Расчет толщины перегородки между камерой молочные продукты и камерой мясо аналогичен предыдущему расчету. Толщина теплоизоляционного слоя равна 50 мм. ( Рис. 3.2)

Плитка облицовочная 5
Штукатурка по металлической сетке 20
Теплоизоляция (пенопласт ПХВ)
Штукатурка 20
Кирпичная кладка 250
Штукатурка 20
Теплоизоляция (пенопласт ПХВ)
Штукатурка по металлической сетке 20
Плитка облицовочная 5

• Рис.3.2 Устройство изоляции перегородок между камерами.
• Расчет толщины перегородки между камерой мясо и машинным отделением с толщиной кирпичной кладки 380 мм , остальное по рис. 3.1
• Вт
• Полученный результат округлим до 0,05 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 50мм.
• Вт/(м*град)
• Расчет толщины потолка

Бетонная стяжка 30
Плита железобетонная 120
Битум 5
Теплоизоляция (пенопласт ПХВ)
Штукатурка по металлической сетке 20

• Рисунок 3.3 - Устройство теплоизоляции потолка
• м
• Полученный результат округлим до 0,1 м. Толщина теплоизоляционного слоя равна 100 мм Вт/(м*град
• Расчёт толщины пола в камерах

Плитка метлахская 10
Стяжка армобетонная 50
Стяжка керамзитобетонная 50
Керамзитовый гравий 300
Гидроизоляция 5
Подготовка бетонная 100
Грунт со щебнем утрамбованный 80

• Рисунок 2.4 - Устройство теплоизоляции пола и теплоизоляционной отсыпки вдоль стен в камерах
• м
• Вт/(м*град)
• 2.2 Тепловой расчет камер
• Целью теплового расчета является определение суммы теплопритоков в камеры холодильника. Результаты этого расчета служат исходными данными для подбора холодильной машины. Настоящий расчет носит условный характер, так как теплопритоки зависят от многих факторов (время года, загрузка камеры продуктами, правила эксплуатации и т.д.) и не могут быть рассчитаны абсолютно точно. Поэтому их определяют для максимально тяжелых условий работы холодильника (летний период, полная загрузка камер).
• Тепловая нагрузка на холодильную машину Q, Вт, складывается из теплопритоков через ограждения камер Q Вт, тепловыделений при охлаждении или замораживании продуктов Q₂, Вт, тепла, вносимого в камеру при ее вентиляции Q₃, Вт, и эксплуатационных теплопритоков Q₄ , Вт. Таким образом,
• (2.3.)
• 2.2.1 Теплопритоки через ограждения
• Теплопритоки через ограждения возникают в результате разности температур воздуха по обе стороны стен Q', Вт, а также, из-за солнечной радиации Q", Вт. Первую часть этих теплопритоков определяют по формуле:
• (2.4.)
• где k - расчетный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(мград);
• F--расчетная поверхность ограждения, м² ;
• t -- температура воздуха вне камеры, °С;
• -- температура воздуха в камере, °С.
• Поверхность ограждения принимают равной произведению линейных размеров, которые определяют по следующим правилам:
• - длина стены при ее расположении в углу здания равна расстоянию от наружной угловой поверхности до оси соседней стены;
• - длина стены при ее расположении среди других помещений равна межосевому расстоянию между стенами;
• - высота стены равна расстоянию от чистого пола камеры до чистого пола верхнего этажа или верха покрытия.
• Расчёт теплопритоков через ограждения выполнен в виде таблицы 4.
• Таблица 4

Тип ограждения	Размеры ограждения, м	F, м	k, Вт/(мград)	,
	a	b	h
Камера № 1 (мясные полуфабрикаты)
Наружная стена запад	3,32		2,8	9,30	0,48	24	- 4	21	93,7
Внутренняя стена юг	5,61		2,8	15,71	0,48	19	- 4	15	113,10
Перегородка север .Внутренняя стена	2,86 2,14		2,8 2,8	8,10 5,60	0,48 0,48	-1 19	- 4 -4	-3 15	11,53 43,14
Перегородка восток	2,94		2,8	8,23	0,43	2	- 4	- 2	-7,10
Пол	5,61	3,32		18,62	0,36	19	- 4	15	100,54
Потолок	5,61	3,32		18,62	0,31	29	- 4	25	144,3
Итого									476,15
Камера № 2 (овощи, фрукты и ягоды )
Внутренняя стена юг	6,19		2,8	17,33	0,48	19	6	13	108,15
Внутренняя стена восток	3,89		2,8	10,89	0,48	19	6	13	67,97
Перегородка север	5.87		2,8	16,43	0,48	2	6	4	31,56
Перегородка запад	3	3,3	2,8	9,3	0,43	-4	6	2	8,04
Пол	4	6,19		24,08	0,36	19	6	13	112,7
Потолок	4	6,19		24,08	0,31	29	6	23	171,69
Итого									500,1
Камера № 3 (рыба)
Наружная стена ,запад	4,02		2,8	11,26	0,48	29	-1	28	151,3
Внутренняя стена.север	3,44		2,8	9,63	0,48	19	-1	18	83,22
Перегородка юг	3,06		2,8	8,57	0,43	-4	-1	-3	-11,06
Внутренняя стена восток	4,02		2,8	11,26	0,48	19	-1	18	97,29
Пол	3,44	4,02		13,83	0,36	19	-1	18	89,6
Потолок	3,44	4,02		13,83	0,31	19	-1	18	77,17
Итого									487,5
Камера № 4 (молочные продукты)
Внутренняя стена,восток	3,44		2,8	9,63	0,48	19	2	17	78,60
Внутренняя стена север	4,2		2,8	11,8	0,48	19	2	17	96,29
Перегородка ,юг	3,81		2,8	10,7	0,48	6	2	4	20,54
Внутренняя стена запад	2,93		2,8	8,2	0,48	19	2	17	66,94
Пол	3,44	4,2		14,4	0,36	19	2	17	88,13
Потолок	3,44	4,2		14,4	0,31	19	2	17	75,9
Итого									426,4

• 2.2.2 Теплопритоки от продуктов
• Теплопритоки от продуктов при охлаждении находят по формуле
• (2.5)
• где --суточное поступление продукта, кг/сут;
• -- теплоемкость продукта при 0°С, Дж/(кгград);
• --суточное поступление тары, кг/сут;
• -- теплоемкость тары, Дж/(кгград);
• -- температура поступления продукта в камеру, °С;
• --температура отпуска продукта из камеры, °С.
• Суточное поступление продуктов принимают в зависимости от сроков их хранения по формуле
• (2.6.)
• где -- вместимость камеры, кг;
• -- коэффициент возобновления запасов, 1/сут.
• Значения принимают по таблице 5.4. в [2].
• Суточное поступление тары принимают равным части суточного поступления продуктов. Оно составляет для:
• -металлической и деревянной тары -- 20%;
• -картонной, полимерной --10%;
• -стеклянной --100%.
• Удельную теплоемкость тары при расчете принимают в среднем: -металлическая-- 460 Дж/(кгград);
• -деревянная--2500 Дж/(кгград);
• картонная, полимерная -- 1460 Дж/(кгград);
• стеклянная-- 835 Дж/(кгград).
• Температуру поступления охлажденных продуктов принимаем для средней климатической зоны, равной 6...8° С. Температуру поступающих неохлажденных продуктов принимают на 5...7° С ниже расчетной температуры наружного воздуха.
• Температуру мороженых продуктов, поступающих в предприятие, принимают не ниже минус 10° С.
• Температуру отпуска продуктов из камеры в цех предприятия принимаем на 1...2° С выше расчетной температуры в камере, если продукт подвергался в ней охлаждению или замораживанию, и на 1 ...2°С ниже расчетной температуры камеры, если продукт размораживали или отепляли.
• Расчёт теплопритоков от продуктов выполнен в виде таблицы 5.
• Таблица 5

№	Продукты	Е			Спр	GT	Ст	tпр	tкам	t	Q2
1	Мясо	1200	1	1200	2930	120	1460	-2	-4	2	85,4
2	Овощи	1600	1	1600	3440	160	2500	8	6	2	136,7
3	Рыба	1200	1	1200	2930	120	1460	2	-1	2	85,4
4	Молочные продукты	2100	1	2100	3860	210	1460	4	2	2	194,74

• 2.3 Эксплуатационные теплопритоки
• Эксплуатационные теплопритоки складываются из теплопритоков при открывании дверей, от освещения и работающих в камере механизмов (погрузчиков, транспортеров, вентиляторов), а также работающих в камере людей. При проектировании холодильников предприятий общественного питания определение отдельных составляющих не производят, а суммарно принимают их в следующих размерах:
• для камер площадью до 10 м² -- 0,4 Q1;
• для камер площадью до 10...20 м² -- 0,3 Q1;
• - для камер площадью более 20 м² -- 0,2 Q1.
• Таблица 6 - Сводная таблица теплопритоков в холодильник

Наим. камеры	Площадь камеры М кв.	Параметры воздуха	Q1, Вт	Q2, Вт	Q3, Вт	Q4, Вт	Q, Вт
		t,°с	Отн. влажность, %
Мясо	18	- 4	85	476,15	85,4	--	375	936,55
Овощи, фрукты	22	6	80	500,1	136,7	--	250,6	887,4
Рыба	12	- 1	85	487,5	85,4	--	299,6	872,5
Молочные продукты	12	2	85	426,4	194,7	--	293	914,1

• Итого 3575,78
• 3. Расчет и выбор холодильного оборудования
• 3.1 Выбор холодильных машин
• Минимальная холодопроизводительность машины для группы камер Qⁿⁱⁿ Вт, равна:
• , (3.1)
• где -- сумма теплопритоков в камеры, входящие в группу, Вт;
• -- максимальное значение коэффициента рабочего времени;
• -- коэффициент потерь холода.
• Сумму теплопритоков в камеры определяем по формуле:
• , (3.2)
• где -- суммарные теплопритоки в каждую камеру, включенную в группу, Вт.
• Максимальное значение коэффициента рабочего времени принимают равным 0,75, а коэффициент потерь холода 0,90 ... 0,95.
• По значению , по (таблице 6.1 в методическом пособии) выбираем холодильную машину, учитывая количество камер, включенных в группу.
• Рассчитаем холодильную машину для камер.
• Вт
• Вт или 5,3 кВт
• Для обеспечения правильной и эффективной работы камер по полученным результатам выбираю холодильную машину , учитывая количество камер, включенных в группу .( Таб. 6.1 )
• Тип холодильной машины : МВВ 9 - 1 - 2
• Марка агрегата : АВ 9-1-2
• Номинальная холодопроизводительность - 10,5
• Габариты, мм : 1085 х 800 х 775
• Марка компрессора : 4ФУБС9
• Охлаждение конденсатора: - воздушное;
• Тип испарителей - ВО-20 , количество ,шт.-4
• Площадь поверхности охлаждения , м кв.-24,32
• Тип и количество ТРВ, шт.--ТРВ-2М , 4 шт.
• Датчик реле температуры - ТР-1-02Х
• Диаметр трубопровода :
• Жидкостный--12 х 1,0 .
• Паровой - 18 х 1,5 .
• Оттаивательный - 10 х 1,0
• Заключение
• Целью данного курсового проекта являлось знакомство с основными принципами проектирования холодильных камер, а так же с методикой инженерных расчетов , необходимых при подборе холодильных машин .При выполнении курсового проекта были выполнены основные задачи проекта , которыми являлись :
• - разработка строительного чертежа блока стационарных холодильных камер и машинного отделения с размещением необходимого оборудования и коммуникаций ;
• -подбор холодильного оборудования путем проведения необходимых расчетов.
• Таким образом, при выполнении этих задач были закреплены практические навыки решения инженерных вопросов в области холодильного проектирования , использования научных положений ,законов теплового баланса ,а также методик расчетов, связанных с проектированием .
• Литература
• 1. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки: Справ. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989.
• 2. Кисимов Б.М., Сторожева Е.Д. Расчет и проектирование стационарных холодильных камер: Учебное пособие. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006.
• 3. Мещеряков Ф.Е. Основы холодильной техники и холодильной технологии. - М.: пищевая промышленность, 1975.
• Размещено на Allbest.ru