Проектирование блока холодильных камер

По формулам (1.1.) и (1.2.) определяем вместимость камеры и грузовую площадь для размещения продукта:

· для хранения мяса

м2;

· для хранения молочно-жировой гастрономии

м2

· для хранения овощей, фруктов, ягод и безалкогольных напитков

м2

· для хранения вино-водочных изделий и пива

м2.

Таким образом, общая грузовая площадь камер в блоке равна:

1. Камера для хранения овощей, фруктов, ягод и безалкогольных напитков (в дальнейшем - камера №1): м2;

2. Камера хранения -жировой гастрономии (в дальнейшем камера №2): м2

3. Камера хранения мяса (в дальнейшем №3):

м2

4. Камера хранения вино-водочных изделий и пива (в дальнейшем - камера №4): м2.

С помощью значений, приведенных в таблице 1.3. по формуле (1.3) определим строительную площадь, потребную для хранения продуктов:

для камеры №1: м2;

для камеры №2: м2;

для камеры №3: м2;

для камеры №4: м2 .

Таблица 1.3-Коэффициент увеличения грузовой плошали камер холодильника

Толщина кирпичной кладки наружных стен 510 мм. Стены, отделяющие холодильные камеры от смежных неохлаждаемых помещений, внутренние, выполнены из кирпича. Толщина кирпичной кладки 380 мм. Стены, отделяющие камеры друг от друга, перегородки, имеют толщину кирпичной кладки 250 мм. Ширина проемов для холодильных камер и тамбура 900 мм и 1200 мм соответственно, остальных проемов 900 мм.

В предложенном задании блок холодильных камер находится на цокольном этаже. Так как здание имеет несколько этажей, то верхнее ограждение камер будет перекрытием.

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.

По предложенному заданию расчет параметров воздушной среды осуществляется по следующим пунктам:

город-- Ереван;

глубина промерзания грунта, см --;

температура, 0С среднегодовая -- 11,6;

расчетная летняя --35;

расчетная зимняя -- -19;

относительная влажность воздуха, % расчетная летняя --32;

расчетная зимняя --66.

Расчетная температура грунта tгp, °C, может быть принята на 10... 15° C ниже расчетной температуры наружного воздуха.

Расчетную температуру воздуха в смежных с холодильными камерами неохлаждаемых помещениях tсм, °C, принимают в наземных этажах на 5°С ниже расчетной температуры наружного воздуха, в подвальных помещениях на 10°С ниже расчетной температуры наружного воздуха.

Расчетную температуру воздуха в тамбурах и коридорах холодильника принимают в наземных этажах на 10°С ниже расчетной температуры наружного воздуха.

3 Расчет тепловой изоляции

3.1 Изоляционные конструкции холодильников и их особенности

Строительные конструкции, содержащие, кроме строительного материала, слои тепло-, паро- и гидроизоляции, называют изоляционными конструкциями.

Основным требованием при проектировании изоляционных конструкций холодильников является обеспечение непрерывности слоев тепло, паро- и гидроизоляции. При расположении этих слоев в конструкции необходимо придерживаться следующих правил:

- материалы с высокими значениями коэффициента теплопроводности, плотные, малопроницаемые располагают с наружной (теплой) стороны ограждения;

- паро и гидроизоляционный слой помещают с теплой стороны перед теплоизоляционным слоем и ни в коем случае не внутри последнего.

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.

Толщину слоев теплоизоляции, паро- и гидроизоляции обычно определяют расчетом.

При выполнении курсового проекта расчетным путем определяют только толщину слоя теплоизоляции. Толщину слоя паро- или гидгоизоляции принимают конструктивно.

Изоляцию перекрытий выполняют плиточными теплоизоляционными материалами. Располагают теплоизоляционный слой сверху или снизу несущей конструкции. Если перекрытие является потолком камеры, то изоляционный слой, как правило, крепят снизу. Если на перекрытии располагают полы камер, то изоляцию укладывают сверху несущей конструкции.

Теплоизоляцию стен производят плиточными материалами. Поверхность стен, обращенную в холодильные камеры, желательно покрывать глазурованной плиткой.

Тепловой изоляцией для перегородок служат плиточные материалы, используемые для изоляции стен.

Перегородки из пенобетона и пеностекла подвергают затирке цементным раствором. Дополнительная теплоизоляция таких перегородок не производится.

Двери холодильных камер специальные теплоизолированные. Коэффициент теплопередачи дверей не должен превышать 0,4 Вт (м2 град). На холодильниках предприятий общественного питания используют одностворчатые прислонные двери модели ПС и двухстворчатые прислонные двери модели ПДГ. Двери должны открываться в сторону выхода из камеры.

3.2 Расчет толщины слоя теплоизоляции

Толщину слоя теплоизоляции из, м, определяют по формуле

, (3.1.)

где из коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м-град);

kн нормативный коэффициент теплопередачи конструкции ограждения, Bт/(м2гpaд);

i толщина отдельных слоев строительных и пароизоляционных материалов, м;

i коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов, Вт/(мград);

а1 коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке с теплой стороны,

Вт/(м град);

а2 коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху камеры, Вт/(м град).

Теплоизоляционные материалы выпускаются в виде плит стандартной толщины 25, 30, 50, 100 мм.

Для принятой окончательно толщины слоя теплоизоляции 'из производят уточнение величины коэффициента теплопередачи, который будет использован в дальнейших расчетах и является действительным.

, (3.2.)

где k действительный (расчетный) коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/мград);

1из принятая толщина слоя изоляции, м.

Таким образом по формулам (3.1) и (3.2) определяем толщину слоя изоляции для обозначенных участков, в качестве теплоизоляции для блока холодильных камер используется пенополистирол с коэффициентом теплопроводности 0,040 Вт/(м2 град):

1.1: участок взаимодействия неохлаждаемого помещения с поверхностью стены камеры №1

или 100 мм;

1.2: участок перегородки между камерами 1-4

или 2 слоя по 25мм;

1.3: участок теплоизоляции между стеной камеры 1 и тамбуром

или 50мм;

1.4: участок теплоизоляции потолка камеры №1

или100мм;

1.5: участок теплоизоляции пола камеры №1

или100мм;

2.1: участок взаимодействия неохлаждаемого помещения с поверхностью стены камеры №4

или 50 мм;

2.2: участок перегородки между камерами 4-2

или 2 слоя по 25мм;

2.3: участок теплоизоляции между стеной камеры 4 и тамбуром

или 50мм;

2.4: участок теплоизоляции потолка камеры №4

или100мм;

2.5: участок теплоизоляции пола камеры №4

или100мм;

3.1: участок взаимодействия неохлаждаемого помещения с поверхностью стены камеры №2

или 50 мм;

3.2: участок перегородки между камерами 3-2

или 2 слоя по 25мм;

3.3: участок теплоизоляции между стеной камеры 2 и тамбуром

или 50мм;

3.4: участок теплоизоляции потолка камеры №2

или 50мм;

3.5: участок теплоизоляции пола камеры №2

или 50мм;

4.1: участок взаимодействия неохлаждаемого помещения с поверхностью стены камеры №3

или 50 мм;

4.2: участок теплоизоляции между стеной камеры 3 и тамбуром

или 50мм;

4.3: участок теплоизоляции потолка камеры №3

или 50мм;

4.4: участок теплоизоляции пола камеры №3

или 50мм;

4 Тепловой расчет камер

4.1 Цель расчета

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 Q1, Вт, тепловыделений при охлаждении или замораживании продуктов Q2, Вт, тепла, вносимого в камеру при ее вентиляции Q3, Вт, и эксплуатационных теплопритоков Q4 , Вт.

, (4.1.)

4.2 Теплопритоки через ограждения

Теплопритоки через ограждения возникают в результате разности температур воздуха по обе стороны стен Q'1, Вт, а также, из-за солнечной радиации Q"1, Вт. Первую часть этих теплопритоков определяют по формуле:

, (4.2.)

где k- расчетный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2 град);

F расчетная поверхность ограждения, м2 ;

tН температура воздуха вне камеры, °С;

tкам температура воздуха в камере, °С.

Таблица 4.1-Теплопритоки через ограждения

4.3 Теплопритоки при солнечной радиации

При наличии камер, имеющих кровлю и стены, облучаемые солнцем, учитывают тепло солнечной радиации.

При расчете учитывают поверхность кровли и поверхность стены максимально облучаемую солнцем.

Так как по заданию рассчитываемый блок холодильных камер расположен на первом этаже, а здание примем многоэтажное, то теплопритоки при солнечной радиации не учитываем.

4.4 Теплопритоки от продуктов

Теплопритоки от продуктов при охлаждении находят по формуле

, (4.4.)

где Gnp суточное поступление продукта, кг/сут;

cпр теплоемкость продукта при 0°С, Дж/(кг-град);

Gт суточное поступление тары, кг/сут;

cт теплоемкость тары, Дж/(кг-град);

tnр температура поступления продукта в камеру, °С

tкам температура отпуска продукта из камеры, °С.

Суточное поступление продуктов принимают в зависимости от сроков их хранения по формуле

, (4.5.)

где Е вместимость камеры, кг;

коэффициент возобновления запасов, 1/сут.

Значения принимают по таблице 4.2.

Таблица 4.2-Коэффициент возобновления запаса продуктов

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/(кг-град);

-деревянная 2500 Дж/(кг-град);

- картонная, полимерная 1460 Дж/(кг-град);

- стеклянная 835 Дж/(кг-град).

При замораживании продуктов теплопритоки от них определяются по формуле:

, где

Iн и iк - энтальпии продуктов до и после замораживания, кДж/(кг.

Таким образом, используя формулы (4.4), (4.5), рассчитаем теплопритоки от продуктов.

Для камеры №4

· Q2 при хранении вино-водочных изделий и пива

Gnp 200 •0,4 = 80 кг;

Cпр 4100 Дж/(кг град) -из расчета по вину;

Cпр 3940 Дж/(кг град) -из расчета по пиву;

Вт

Для камеры №3:

· Q2 при хранении мясной продукции

Gnp 300•1=300 кг;

Cпр 2930 Дж/(кг град) -из расчета по говядине жирной;

Cпр 3190 Дж/(кг град) -из расчета по телятине жирной;

Cпр 3020 Дж/(кг град) -из расчета по свинине жирной;

Cпр 2930 Дж/(кг град) -из расчета по баранине жирной;

Gт 300•10%=30 кг (полимерная тара);

cт 1460 Дж/(кг град);

tnр +70С

tкам 00С

Вт

Для камеры №2:

· Хранение молочной продукции, жиров и гастрономии

Cпр 1840 Дж/( (кг град)- сыры жирные;

Cпр 2520 Дж/( (кг град)- сыры обезжиренные

Cпр 3860 Дж/(кг град)- молоко цельное;

Cпр 3440 Дж/(кг град)- сметана, сливки;

Cпр 3760 Дж /(кг град)- кефир;

Cпр 2680 Дж /(кг град)- масло сливочное;

Cпр 2000 Дж /(кг град)- колбасы;

Cпр 2010 Дж /(кг град)- масло растительное;

Cпр 3100 Дж /(кг град)- консервы;

Gт 800•10%=80 кг (полимерная тара);

cт 1460 Дж/(кг град);

tnр +70С

tкам +20С

Вт

Для камеры №1:

· Q2 при хранении фруктов, ягод, некоторых овощей и напитков

Gnp 1100 •1=1100 кг;

Cпр 3650 Дж/(кг град)- ягоды;

Cпр 3600 Дж/(кг град)- овощи;

Cпр 3550 Дж/(кг град)- фрукты;

Cпр 4190 Дж/(кг град)- напитки;

Gт 720•20%=220 кг (деревянная тара);

cт 2500 Дж/(кг град);

tnр +200С

tкам +40С

Вт

Результаты расчетов теплопритоков от продуктов сведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3- Тепловыделения при охлаждении продуктов

4.5 Тепловыделения при охлаждении и осушении вентиляционного воздуха

Этот вид тепловой нагрузки на холодильную машину учитывают только для камер, в которых действующими СНиП предусмотрена вентиляция камер. Как правило, такие камеры проектируются на предприятиях мясомолочной промышленности, в которых охлаждаемые производственные помещения и камеры вентилируются. В случае выполняемого задания такие условия не предусмотрены, поэтому этой тепловой нагрузкой можно пренебречь.

4.6 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 Q 1;

- для камер площадью до 10...20 м2 0,3 Q 1;

- для камер площадью более 20 м2 0,2 Q 1

Таким образом, используя результаты, полученные в пункте 4.3. получим, что:

Q2 для камер

--№1 Вт;

--№2 Вт;

--№3 Вт

--№4 Вт

4.7 Сводная таблица теплопритоков в холодильник

Таблица 4.4-Теплопритоки в холодильник

5 Расчет и выбор холодильного оборудования

5.1 Выбор системы охлаждения

Для охлаждения холодильных камер предприятий общественного питания используют систему непосредственного охлаждения или систему охлаждения с промежуточным теплоносителем (рассольную).

Система непосредственного охлаждения наиболее прогрессивна и ей следует отдать предпочтение.

Система охлаждения с промежуточным теплоносителем может быть рекомендована при суммарной площади камер более 150 м2, а также при расположении камер на нескольких этажах и значительном удалении камер друг от друга или от машинного отделения.

Поскольку при курсовом проектировании ситуации, описанные выше, не встречаются, изложенное ниже будет относиться к системе непосредственного охлаждения.

5.2 Выбор холодильных машин

Для охлаждения камер выбирают комплектно поставляемые промышленностью холодильные машины, так как при этом отпадает необходимость выбора отдельных элементов машин и согласования их работы.

Выпускаемые комплекты холодильных машин рассчитаны на охлаждение двух, трех и четырех камер и снабжены средствами автоматического регулирования температурного режима. Следует помнить, что эти машины можно использовать для охлаждения меньшего числа камер. Например, машиной, предназначенной для охлаждения трех камер, можно охлаждать одну или две камеры, если расчетом будет подтверждена такая возможность.

Минимальная холодопроизводительность машины для группы камер

Qmin Вт, равна

,

где Qкам сумма теплопритоков в камеры, входящие в группу, Вт;

bmах максимальное значение коэффициента рабочего времени;

ц коэффициент потерь холода.

Сумму теплопритоков в камеры определяют по формуле

, (5.2.)

гдe УQкам i суммарные теплопритоки в каждую камеру, включенную в группу.

Максимальное значение коэффициента рабочего времени принимают равным 0,75, а коэффициент потерь холода 0,90 ... 0,95.

По значению Q0 min выбирают холодильную машину, учитывая количество камер, включенных в группу.

Таким образом, по данным проведенного калориметрического расчета определим вид холодильного оборудования. Учитывая необходимость рационального использования холода, производственных площадей, сокращения расхода электроэнергии, примем во внимание возможность объединения по группам камеры с близкими температурными режимами, т.е. с небольшими отклонениями температуры охлаждаемых объектов. При использовании в работе двух холодильных машин стационарные камеры можно распределить следующим образом: камеры №1и №4, с наиболее высокой температурой будут охлаждаться второй, а камеры №3 и №2 с небольшой разницей в температурных режимах, одной холодильной машиной. Тогда:

КВт;

КВт

Отсюда, наиболее подходящим оборудованием для обеспечения холодопроизводительности при максимальных нагрузках является холодильная машина типа МвВ 4-1-2, имеющая следующие характеристики:

· Потребляемая мощность, кВт--1,8;

· Количество, кг : Хладагент R 134 a --10;

Масло --2,7;

· Габариты, мм -- 934577544;

· Масса, кг--275;

· Марка компрессора--ФВ6;

· Охлаждение конденсатора -- Воздушное;

· Тип и количество испарителей, шт.-- ИРСН-18, 2 шт.;

· Площадь поверхности охлаждения, м2 -- 20;

· Тип и количество ТРВ, шт.-- ТРВ-2М,2 шт. ;

· Датчик реле температуры-- ТР-1-02Х;

· Диаметр трубопровода:

Жидкостный--101,0;

Паровой--161,5;

Оттаивательный--101,0.

Данный тип холодильных машин относятся к оборудованию со средней мощностью холодопроизводительности, с воздушным охлаждением конденсаторов, сборной конструкции. Одним их основных элементов является компрессор марки ФВ-6, который является герметичным непрямоточным компрессором с вертикальным расположением цилиндров.

Схема трубопроводов холодильной машины изображена в графической части пояснительной записки (лист 2).

Заключение

Целью данного курсового проекта являлось знакомство с основными принципами проектирования холодильных камер, а также 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. Брилинг Н.С. и др. Справочник по строительному черчению. М.:

Стройиздат, 1987. 448 с.

2. СниП -Л 8-71. Предприятия общественного питания.

Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1972. 32 с.

3. Чумак И.Г., Никульшина Д.Г. Холодильные установки: проектирование

--К.: Высшая школа, 1988.--280 с.

Размещено на Allbest.ru