Проект мясокомбината с производительностью 250 т/сутки г. Омск

Ветер. В Омске большую часть года, с сентября по апрель, преобладает ветер юго-западного направления, повторяемость его составляет 25-32% за месяц. Летом преобладающим является северо-западный ветер (20-23% за месяц), несколько меньше северный (16-19%) и западный (15%). На направление северо-восток - юго-запад приходится 10-14%, на остальных направлениях повторяемость ветра составляет менее 10%. Средняя скорость ветра имеет хорошо выраженный годовой ход. Наибольшие средние месячные скорости наблюдаются зимой, весной и осенью (4-5м/с). Самыми ветреными бывают зимние и весенние месяцы, особенно май. Летом скорости ветра наименьшие в году. Слабые скорости ветра (4м/с и менее) преобладают в летнее время. Ветер скоростью 15 м/с и более считается сильным ветром, а более 25 м/с представляет уже особо опасное явление.

Температура воздуха. В течение года температура воздуха испытывает большие колебания - годовая амплитуда превышает 37 градусов Цельсия. Температура от месяца к месяцу меняется резко, особенно в переходные периоды.

Апрель - первый месяц после зимы с положительной температурой (1,3 градусов Цельсия). Ежегодно летом бывает жаркая погода, когда максимальная температура превышает 35 градусов Цельсия. С августа начинается медленное понижение температуры воздуха. С 25 октября осуществляется переход средней суточной температуры через 0 градусов Цельсия к отрицательным значениям.

Наибольшее понижение температуры наблюдается от октября к ноябрю - на 10-11 градусов Цельсия. Но осеннее понижение температуры несколько менее интенсивно, чем ее весеннее повышение. Ноябрь - первый месяц со средней суточной температурой ниже нуля (-9,3 градусов Цельсия).

Влажность воздуха. В течение года относительная влажность меняется в широких пределах и находится в обратной зависимости от температуры воздуха. Наибольших значений (80%) она достигает зимой, наименьших (54%) - летом. Летом, чаще всего в 13 часов (более чем в 50% случаев), наблюдаются дни с относительной влажностью воздуха 20-40%.

Влажность менее 10% характерна только для весны (апрель 0,4%) и очень редко отмечается осенью (0,1%) При средней месячной влажности в 13 часов в мае 39% влажность выше 70% составляет менее чем 10% дней, к осени увеличивается до 20%. Влажность выше 90% с мая по сентябрь не превышает 3% дней каждого месяца.

Географическая широта…………………………………………...55 град

Средняя температура самого жаркого месяца…………………...18,3 0С

Температура абсолютного максимума……………………………40 0С

Среднегодовая температура…………………………………………..0 0С

Среднемесячная относительная влажность самого жаркого месяца52 %

Расчетная температура наружного воздуха……………………...28,3 0С

Расчетная температура воздуха рассчитывается по формуле:

tн = tсред.с.ж.м. + 0,25 · tабс.макс = 18,3 + 0,25 · 40 = 28,3 єС,

где tсред.с.ж.м. - средняя температура самого жаркого месяца, єС;

tабс.макс. - температура абсолютного максимума, єС.

2.2 Описание технологического процесса

На холодильнике мясокомбината технологический процесс протекает по четырем основным направлениям.

Схема обработки продуктов:

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - Приём сырья из цеха первичной переработки скота; 1 - Упаковка субпродуктов; 1 - Погрузка жиров в деревянные бочки; 2 - Взвешивание; 2 - Замораживание субпродуктов; 3 - Сортировка по категориям упитанности и массе; 3 - Погрузка субпродуктов в камеру хранения; 4 - Загрузка мяса на подвесные пути камер холодильной обработки (с помощью конвейеров, непрерывно); 4 - Хранение субпродуктов tп = -20 оС; 5 - Заморозка (однофазный способ), tз = -35 оС; 5а - Охлаждение (однофазный способ, быстрый) tохл = -5 оС; 5 - Выпуск субпродуктов; 6 - Выгрузка из камер замораживания мяса; 6а - Выгрузка из камер первичного охлаждения мяса; 7 - Разделка, упаковка и укладка в поддоны мороженого мяса; 7а - Разделка, упаковка и укладка в поддоны охлажденного мяса; 8 - Транспортировка мороженого мяса электропогрузчиками в камеры хранения; 8а - Транспортировка охлажденного мяса электропогрузчиками в камеры хранения; 9 - Доохлаждение хранение мороженого мяса tп = -20 оС; 9а - Хранение охлажденного мяса tп = -1 оС; 10 - Взвешивание мороженого мяса перед выпуском; 10а - Взвешивание охлажденного мяса перед выпуском; 11 - Выпуск мороженого мяса; 11а - Выпуск охлажденного мяса.

Технологический процесс холодильника является основным звеном в переработке продукции на мясокомбинате. На современных мясокомбинатах холодильной обработке подвергается всё вырабатываемое мясо и мясопродукты.

Холодильную обработку мяса в полутушах производят в воздухе помещений камерного или туннельного типа в подвешенном к троллеям подвесных путей состоянии, по которым они передвигаются конвейерами.

В проекте используются камеры непрерывного действия в связи с тем, что в них более стабильные температурные режимы, чем в камерах цикличного действия.

Загрузка мяса на подвесные пути камер производиться с помощью конвейеров - непрерывно, с одновременной подсортировкой полутуш по категориям упитанности и массе.

Выгрузка мяса из камер холодильной обработки мяса производят с помощью разгрузочного конвейера или вручную по подвесным путям.

Наиболее полноценным по питательным и вкусовым качествам является охлажденное мясо. Задачей охлаждения мяса является понижение его температуры до криоскопической или близкой к ней.

В данном проекте принято однофазное быстрое охлаждение.

Температура мяса понижается от 35 до 4 оС за 16 часов в камере охлаждения, при режиме камеры -5 оС и циркуляции воздуха 2 м/с. После этого мясо направляется в цех разделки, где оно разделывается на сортовые отруба, упаковывается под вакуумом в мешки из полимерной пленки. Упакованные отруба затаривают в пластмассовые ящики.

Внутренние размеры пластмассового ящика 570380285 мм (высота), наружные 605410310 мм.

В ящики упаковывают отруба общей массой 30 кг.

Ящики с упакованными отрубами укладывают в стоечные поддоны по 20 штук на поддон массой 600 кг. Размеры поддона 12409401760 мм. Поддоны с ящиками при помощи электропогрузчиков укладываются в 3 яруса в камеру хранения с температурой воздуха -1С, относительной влажностью 90 % и умеренной его скоростью (0,2 м/с).

Мясо замораживается в парном состоянии - однофазным способом, который устраняет возможность больших изменений в свойствах белков. При оттаивании такого мяса наблюдаются меньшие потери сока за счет того, что белки легко регидратировались жидкостью. Потери мясного сока меньше в среднем на 20 %, а потери белков - на 15 - 20 % по сравнению с мясом двухфазного замораживания.

Загрузку парных полутуш с температурой 35С в морозильную камеру с температурой -35С и скоростью движения воздуха 3 м/с производят непрерывно - потоком по мере их поступления с цеха первичной переработки скота и синхронно с работой его главного конвейера.

Замораживание мяса считается законченным, когда температура в толще мышц бедра достигает -8С, а на поверхности будет близкой к температуре воздуха в морозильной камере. Конечная среднеобъёмная температура бедра полутуш -18С.

Продолжительность замораживания 19 часов.

На говяжьих полутушах перед замораживанием производят надрез между 11 - 12 ребрами до позвоночника. После замораживания полутуш, при снятии их с подвесных путей, по сделанному надрезу разрубают полутуши на четвертины. После заморозки полутуши или четвертины упаковываются в полиэтилен в виде рукава толщиной 50 - 100 мкм, завязывают с двух сторон и укладываются в стоечные поддоны, которые электропогрузчиками транспортируют в камеру хранения с температурой -20С, относительной влажностью 95 % и умеренной циркуляцией воздуха (0,3 м/с) и устанавливают в 3 яруса по высоте. В одном стоечном поддоне размещается 10..14 четвертин говяжьего мяса массой около 600 кг. Размеры поддона 12409401760 мм.

Субпродукты, хранящиеся на холодильнике, замораживают в блоках. Для этого очищают в соответствии с действующими технологическими инструкциями по их обработке.

Толщину блоков выбирают в зависимости от продолжительности их замораживания и размера кусков мякотных субпродуктов. Оптимальная толщина блоков равна 100 мм.

Блоки замораживают в упаковке в специальных морозильных аппаратах.

Хранятся замороженные субпродукты на поддонах в штабелях в 2 - 2,5 раза плотнее, чем мясо в полутушах. Температура в камере хранения -20 С.

Топленые жиры поступают в бочках высотой 600 мм и хранятся в помещении при температуре -20 С.

2.3 Расчёт площадей холодильника

2.3.1 Расчёт камер охлаждения и хранения мяса

Строительную площадь камер охлаждения мяса определяем по формуле:

м2,

где G' - производительность камер охлаждения и замораживания, 125 т/сут;

qF - норма загрузки камер, отнесённая к 1 м2 строительной площади,

qF = 0,25 т/м2;

фц - продолжительность цикла холодильной обработки, 16 ч;

- коэффициент пересчета нормы загрузки, .

Расчётное значение площади камер необходимо увеличить примерно на 7..10%, так как она несколько меньше значения действительной строительной площади камер. Такое увеличение позволяет учитывать площадь, занимаемую стенами, перегородками и колонами.

Строительная площадь камер охлаждения:

м2.

Задавшись условной сеткой по строительству размером 612 м, определяем количество квадратов, приходящихся на каждую из камер холодильника:

,

где - площадь одного квадрата, 612 = 72 м2.

Принимаем, , количество камер охлаждения равно 3, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 144 м2 (272). Площадь всех камер охлаждения:

м2.

Ёмкость камер хранения охлажденного мяса:

т,

где G'мор - суточная производительность, т/сут;

В - оборачиваемость охлаждённого мяса на холодильнике, В = 15;

mпост - коэффициент неравномерности поступления грузов, mпост =1,5..2,5.

Строительная площадь камер хранения охлажденного мяса определяется по формуле:

м2,

где = 0,3 т/м3 - норма загрузки камеры;

- грузовая высота штабеля. Высота стоечного поддона =1,76м, поддоны

укладываются в три яруса, следовательно = 5,28 м;

= 0,8 - коэффициент использования площади камер хранения.

Расчетное значение площади увеличиваем на 10 % :

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

,

Принимаем, , количество камер хранения равно 2, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 648 м2 (972). Площадь всех камер хранения:

м2.

Действительная емкость камер хранения

т.

2.3.2 Расчёт камер замораживания и хранения мяса

Строительную площадь камер замораживания мяса определяем по формуле:

м,

Производительность камер 125 т/сут, норма загрузки т/м, коэффициент , продолжительность цикла замораживания ч.

Полученное значение увеличиваем на 7 %.

Строительная площадь камер замораживания:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

,

Принимаем, , количество камер замораживания равно 4, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 144 м2 (272). Площадь всех камер замораживания:

м2.

Ёмкость камер хранения замороженного мяса:

т.

Строительная площадь камер хранения замороженного мяса определяется по формуле:

м2,

Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .

Расчетное значение площади увеличиваем на 4 %:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

,

Принимаем, , количество камер хранения равно 3, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 648 м2 (972). Площадь всех камер хранения:

м2.

Действительная ёмкость камер хранения:

т.

2.3.3 Расчёт камер хранения жиров в замороженном виде

Выход жиров по отношению к вырабатываемому количеству мяса составляет 0,381 %. Тогда масса жиров с учетом суточной производительности мясокомбината, равной 250 т/сут:

т/сут.

Ёмкость камер хранения жиров:

т.

Строительная площадь камер хранения жиров определяется по формуле:

м2,

Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .

Расчетное значение площади увеличиваем на 4 %:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

,

Так как ёмкость камеры хранения жиров получается очень маленькой (гораздо меньше одного квадрата 6Ч12), потому что очень мало жиров, поэтому жиры объединяются с субпродуктами и хранятся в одной камере ёмкостью 767,63 т.

2.3.4 Расчёт камер хранения субпродуктов в замороженном виде

Выход субпродуктов по отношению к вырабатываемому количеству мяса составляет 16,63 %. Тогда масса субпродуктов с учетом суточной производительности мясокомбината, равной 250 т/сут:

т/сут.

Ёмкость камер хранения субпродуктов:

т.

Строительная площадь камер хранения субпродуктов определяется по формуле:

м2,

Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .

Расчетное значение площади увеличиваем на 4 %:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

,

Принимаем, , количество камер хранения равно 1. Площадь камеры 360 м2 (572).

Действительная ёмкость камер хранения:

т.

Ёмкость холодильника:

т.

Максимальное суточное поступление груза на холодильник:

т/сут.

Максимальный суточный выпуск груза с холодильника:

т/сут,

где - коэффициент неравномерности выпуска груза, .

Строительная площадь экспедиции:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

Принимаем, , количество экспедиций равно 1. Площадь экспедиции 360 м2 (572).

Высота холодильника 6 м. Предусматриваем два коридора для создания удобных условий эксплуатации. Ширина первого коридора принимаем равной 9 м, ширина второго коридора принимаем равной 3 м. Также предусмотрено два помещения под цех разделки и упаковки одинаковые по площади. Площадь одного цеха 216 м2 (372).

В соответствии с выполненной планировкой размеры холодильника в плане составляют 7290 м. Площадь холодильника м2.

Длина автомобильной платформы:

 м,

где - количество грузов, выпускаемых через автомобильную платформу, т/сут;

qавт - грузоподъёмность автомашины, в среднем 3 т;

вавт - ширина кузова автомашины, включая промежуток между

машинами 3,5 м;

зисп.авт - коэффициент использования грузоподъёмности машины, (0,6);

шпер - доля общего числа автомашин, обрабатываемая за первую

смену (0,85);

фавт - время загрузки одной машины, 0,5 ч;

mавт - коэффициент неравномерности прибытия автомашин, (1,5).

Число механизмов, необходимых для производства грузовых работ (тележек, штабелеукладчиков, автопогрузчиков)

,

где qмех - грузоподъёмность механизма, 1,5 т;

зисп.авт - коэффициент использования грузоподъёмности механизма, (0,8);

шпер - доля всего объёма грузовых работ, выполняемая в течение первой смены (0,6);

фпер - продолжительность цикла работы механизмов, (6..10) мин;

1,2 - коэффициент увеличения числа механизмов (обычно примерно 20% всех механизмов находится на зарядке аккумуляторов, в осмотре и ремонте)

,

Принимаем количество механизмов на холодильнике равное , что перекрывает нужды холодильника. Используем электропогрузчики фирмы Balcancar универсальные четырех опорные модели EB717.45 грузоподъемность 1,6 тонна и высотой подъема 4,5 м.

2.4 Расчёт изоляции холодильника

В качестве строительного материала для наружных, внутренних стен и перекрытий используем сэндвич-панели.

Выбор этого строительного материала связан с тем, что сэндвич-панели имеют ряд преимуществ над другими строительными материалами, а именно:

1) высокие теплоизоляционные свойства;

Сэндвич-панель с пенополистирольным утеплителем толщиной 100 мм по теплоизоляционным свойствам соответствует 150-миллиметровой панели с утеплителем из минеральной ваты или стене из обычного кирпича толщиной 900 мм. Стыки между панелями герметически закрыты, без мостиков холода. Затраты на эксплуатацию зданий из сэндвич-панелей, прежде всего, на отопление, снижаются в несколько раз. Сама теплоизоляция как бы "запаяна" в водо-аронепроницаемую оболочку, что исключает появление грибков или плесени. Сооружения из сэндвич-панелей обеспечивают высокую степень комфортности в любом климате.

2) сокращение расходов на транспортировку стройматериалов;

Легкие и прочные Сэндвич-панели транспортировать гораздо проще, чем тонны кирпича, цемента, песка, железобетонные плиты или пиломатериалы.

3) снижение нагрузок на фундамент;

Нагрузки на фундамент снижаются в 100 раз и более. Это обстоятельство, как правило, дает возможность отказаться от проведения геологических исследований грунта, существенно снизить расходы на строительство фундамента, а зачастую практически полностью отказаться от него.

4) высокая скорость строительства;

Сроки снижаются более чем в 10 раз. Это достигается как за счет упрощения фундамента, так и за счет замены, например, трудоемкой кирпичной кладки простым, быстрым и удобным монтажом сэндвич-панелей. При этом монтаж можно проводить на каркас из любого материала (металл, железобетон, дерево) или на уже готовое здание с целью его утепления и одновременного улучшения внешнего вида. Строительство сооружения обходится дешевле и быстрее окупается. Кроме того, стройплощадка приятно удивляет практически полным отсутствием строительных отходов и мусора. При необходимости здание из сэндвич-панелей можно демонтировать и перевезти на другое место.

5) отсутствие необходимости отделки;

Сэндвич-панели - это элементы полной заводской готовности. Идеальная поверхность панелей не требует ни наружной, ни внутренней отделки. Более того, богатая цветовая гамма панелей позволит удовлетворить вкус любого архитектора и дизайнера. Сооружение из сэндвич-панелей выглядит современно и престижно.

6) долговечность;

Оболочка сэндвич-панелей изготовлена из надежной по физико-техническим свойствам оцинкованной стали с антикоррозийным покрытием, грунтовкой и полимерным покрытием.

7) низкое влагопоглощение;

Даже при нарушении герметичности соединений сэндвич-панелей между собой влагопоглощение материала составляет не более 3%.

8) высокие гигиенические качества;

Это свойство сэндвич-панелей позволяет их использовать для строительства зданий, относящихся к пищевой промышленности.

Более того, сэндвич-панели из пенополиуретана, благодаря лучшему эквиваленту теплозащиты, оказываются выгоднее панелей с минераловатным наполнителем. Панель толщиной 100 мм с наполнителем из минеральной ваты соответствует пенополиуретановой толщиной 50-60 мм, так что последняя оказывается значительно легче и дешевле.

Таблица 1 - Сендвич-панели, основные данные

Плотность утеплителя 48 кг/м3.

Коэффициент теплопроводности 0,022 Вт/мК.

Огнестойкость: 0,25 ч согласно СНиП 21-01-97.

Звукоизоляция: уровень шума >=26 Дб.

2.4.1 Расчёт изоляции наружных стен

Рисунок 2 - Конструкция наружной стены

Толщина теплоизоляционного слоя:

,

где - коэффициент теплопроводности теплоизоляции, Вт/(м·К);

- коэффициент теплопередачи ограждений, Вт/(м2К);

- коэффициент теплопроводности строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения, Вт/м·К;

- толщина строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения, м;

- коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, Вт/(м2К);

- коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м2К).

Определим толщину изоляции наружных стен камер с температурой -1С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,409 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камеры; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции наружных стен камер с температурой -20С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,256 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камеры; толщина панели мм.

2.4.2 Расчёт изоляции внутренних стен

Рисунок 3 - Конструкция внутренней стены

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 С и -5 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,434 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 С и -25 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,249 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -5 С и -35 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,23 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 С и -35 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,217 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -1 С и коридором.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,397 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -5 С и коридором.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,333 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -20 С и коридором.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,232 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -35 С и коридором.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,181 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

2.4.3 Расчёт изоляции перекрытия

Рисунок 4 - Конструкция перекрытия

Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -1 С .

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,357 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -5 С .

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,357 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом тепло передачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -20 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,244 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -35 С .

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,219 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

2.4.4 Расчёт изоляции пола

Пол расположен на грунте, следовательно, для низкотемпературных камер предусматриваем электроподогрев.

В качестве теплоизоляционного материала используется ПСБ-С.

Рисунок 5 - Конструкция пола

Определим толщину изоляции пола для камеры с температурой -35 С.

м.

Принимаем теплоизоляционный слой м, состоящий из двух плит толщиной 0,1 и 0,025м.

В связи с небольшим отличием действительной и расчетной толщин теплоизоляции действительный коэффициент теплопередачи будет мало отличаться от расчетного. Поэтому расчет можно не выполнять.

Таблица 2 - Расчет теплоизоляционных конструкций

2.5 Тепловой расчёт холодильника

Теплопритоки рассчитывают с целью определения тепловых нагрузок на холодильное оборудование, в частности, на компрессоры и охлаждающие устройства, для их подбора такой производительности, чтобы обеспечивался заданный режим работы оборудования.

Общее количество тепла, поступающего в охлаждаемое помещение холодильника , Вт:

,

где - теплоприток через ограждающие конструкции камеры, Вт;

- теплоприток от продуктов при их холодильной обработке, Вт;

- теплоприток от вентиляции, Вт;

- теплоприток, связанный с эксплуатацией, Вт.

2.5.1 Теплоприток от окружающей среды

Теплоприток от окружающей среды возникает в результате действия двух процессов:

1) теплопередача через ограждения вследствие наличия разности температур наружной окружающей среды и воздуха внутри помещения, ;

2) теплопередача через ограждения вследствие поглощения наружной поверхностью теплоты солнечной радиации, .

.

Теплоприток через ограждающие конструкции определяется как сумма теплопритоков через наружные стены, перегородки, покрытие, пол:

где - действительный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2•К);

- площадь поверхности ограждения, м2;

- разница температур за ограждением и в помещение.

Для легких ограждений принимаем расчетное значение температуры наружного воздуха на 10 С выше полученного.

Теплоприток от солнечной радиации :

где - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, С.

Для примера, производим расчет камеры № 15 (Камера хранения охлажденного мяса) с температурой внутри помещения -1 С.

1) Определяем разницу температур:

Наружная стена северная (НСС):

С;

Внутренняя стена с коридором (ВС/К):

С;

Внутренняя стена с камерой с температурой -20 С (ВС/-20):

С;

Потолок:

С;

Пол:

С.

2) Теплоприток через ограждающие конструкции:

Наружная стена северная (НСС):

Вт;

Внутренняя стена с коридором (ВС/К):

Вт;

Внутренняя стена с камерой с температурой -20 С (ВС/-20):

Вт;

Потолок:

Вт;

Пол:

Вт;

3) Теплоприток от солнечной радиации через потолок:

Вт.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 3.

, 2.5.2 Теплоприток от продуктов при их термической обработке

Величина суточного поступления продукта в камеру хранения при расчете нагрузки от термообработки на оборудование принимается равной производительности устройств термообработки:

.

Например, для камеры №16 (Камера хранение охлажденного мяса) с температурой внутри помещения -1 С, величина суточного поступления продукта:

т/сут.

При расчете теплопритока от термообработки на компрессор величина суточного поступления продукта во все камеры хранения одновременно принимается равной производительности устройств термообработки.

Тогда для всех камер хранения охлажденного мяса (камера №15, камера №16) величина суточного поступления продукта при расчете нагрузки от термообработки на компрессор:

т/сут.

Для камер хранения упакованного груза рассчитываем отдельно теплоприток от термической обработки продукта и теплоприток от охлаждения тары. Для этого необходимо определить величину суточного поступления груза и величину суточного поступления тары.

Вес тары составляет 10…30 % от веса груза. Тогда вес груза вместе с тарой при расчете нагрузки от термообработки на оборудование для каждой камеры хранения:

т/сут.

Вес груза вместе с тарой при расчете нагрузки от термообработки на компрессор всех камер хранения:

т/сут.

Величина суточного поступления тары для камер хранения:

т/сут.

т/сут.

Теплоприток от продукта для камер хранения :

,

где - разность удельных энтальпий, соответствующих начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг.

Теплоприток от продукта для камеры хранения охлажденного мяса в нагрузку на оборудование:

Вт.

Теплоприток от продукта для камер хранения охлажденного мяса в нагрузку на компрессор:

Вт.

Теплоприток от тары для камер хранения :

,

где - удельная теплоемкость тары, кДж/(кгК);

- температура тары при поступлении и выпуске груза, єС.

Теплоприток от тары для камеры хранения охлажденного мяса в нагрузку на оборудование:

Вт.

Теплоприток от тары для камер хранения охлажденного мяса в нагрузку на компрессор:

Вт.

Суммарный теплоприток от термической обработки груза , Вт:

.

Суммарный теплоприток для камеры хранения охлажденного мяса (камера №16) в нагрузку на оборудование:

Вт.

Суммарный теплоприток для камер хранения охлажденного мяса (камера №15, камера №16) в нагрузку на компрессор:

Вт.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 4.

для устройства термообработки:

.

Например, для камер охлаждения (камера №3, камера №4, камера №5) с температурой внутри помещения -5 С:

Вт.

2.5.3 Теплоприток с наружным воздухом при вентиляции,

Теплоприток с наружным воздухом при вентиляции помещения:

,

где 20 - количество наружного воздуха, подаваемого в охлаждаемое помещение

на одного работающего;

- количество одновременно работающих людей;

- плотность воздуха в помещении, кг/м3;

- энтальпия воздуха наружного и в помещении, кДж/кг.

Например, для камер №2 (цех разделки и упаковки) температурой внутри помещения -1 С:

Вт.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Теплоприток от наружного воздуха поступаемого при вентиляции

2.5.4 Эксплуатационные теплопритоки,

При расчете эксплуатационных теплопритоков учитывают теплоприток от открывания дверей , освещения , работы оборудования в камере и от работы людей :

.

Для примера произведем расчет для камеры №3.

Теплоприток от открывания дверей:

Вт,

где - удельный теплоприток через двери, зависящий от размеров и назначения камеры, Вт/м2.

Теплоприток от освещения:

 Вт,

где - удельная тепловая нагрузка от освещения, (3..6) Вт/м2;

- площадь камеры, м2;

- продолжительность работы светильников, ( 2..4) ч.

Теплоприток от работы механизмов в камере:

Вт,

где - относительная мощность электродвигателей в помещениях,

оборудованных воздухоохладителями , кВт/м2.

Теплоприток от пребывания людей:

Вт.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Эксплутационные теплопритоки

2.6 Выбор температурных режимов работы холодильной установки, определение потребной холодопроизводительности компрессоров

В зависимости от назначения охлаждаемых помещений, выбранных температурно-влажностных режимов хранения грузов, способов упаковки и сроков хранения проектируем батарейное и воздушное охлаждение камер.

Рабочий режим холодильной установки характеризуется температурами: кипения , конденсации , всасывания , переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем , для двухступенчатой установки дополнительно промежуточной температуры .

Температуру кипения принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере.

При проектировании холодильных установок для камерных морозилок температуру кипения принимают на 10…15 °С ниже температуры воздуха в камере:

.

При проектировании холодильных установок для камер хранения температуру кипения принимают на 7…10 °С ниже температуры воздуха в камере:

.

Большее значение перепада 9…10 °С принимают при батарейном охлаждении камер, меньшее значение 7…8 °С - при воздушном охлаждении.

Все расчеты представлены в таблице 8.

Температура конденсации для установок с воздушным охлаждением конденсатора:

°С,

где - расчетная температура наружного воздуха.

Подогрев воздуха в воздушном конденсаторе составляет 5…6 °С.

Температура паров, всасываемых компрессором, определяется в зависимости от температуры кипения и рекомендуемого перегрева паров на всасывающей стороне .

Для аммиачных машин с одноступенчатым компрессором и для второй ступени двухступенчатых компрессоров:

.

Для первой ступени аммиачных двухступенчатых компрессоров:

.

Расчетное значение холодопроизводительности компрессорных агрегатов:

,

где - коэффициент потерь при транспортировке холода;

- коэффициент рабочего времени.

Для °С:

Вт;

Для °С:

Вт;

Для °С:

Вт.

2.7 Расчет и подбор охлаждающих приборов

При проектировании охлаждающих систем учитывают следующие требования: поддержание заданных технологическими нормами температурно-влажностных параметров в охлаждаемых объектах (помещениях, аппаратах); обеспечение равномерности температурного влажностного полей по всему охлаждаемому объему; локализация наружных теплопритоков; обеспечение минимальных энергетических затрат; рациональное использование охлаждаемого объема, то есть минимальные потери полезного объема на размещение системы; обеспечение низкой металлоемкости, высокой надежности и безопасности работы системы.

Расчетное значение площади теплопередающей поверхности:

,

где F - поверхность охлаждения, м2;

К - коэффициент теплопередачи приборов охлаждения, Вт/(м2К);

tпм - температура воздуха в камере, 0С;

t0 - температура кипения холодильного агента, 0С.

После выбора воздухоохладителей следует проверить, достаточна ли объёмная подача Vв установленных вентиляторов:

VВ.р=,

где - тепловая нагрузка на оборудование;

- плотность воздуха, выходящего из воздухоохладителя;

i1-i2 - разность энтальпий входящего и выходящего воздуха в воздухоохладителе.

Для примера, производим расчет батарей камеры № 1 (Экспедиция) с температурой внутри помещения -1 С, lпм = 24м, bпм = 15м.

м2,

Подбираем к установке однорядные змеевиковые шести трубные батареи, выполненные из секции СЗГ, СС, СЗХ изготовленные из труб диаметром 382,5, шаг оребрения 20 мм.

Общая длина батареи (Потолок):

lб = 2,75 + 4,5 + 6,0 + 2,75 = 16м.

Ширина батареи:

bб = 1,5м.

Площадь теплообмена батареи:

Fб = 29,8 + 51,8 + 69,5 + 29,8 = 180,9м2.

Устанавливаем две потолочные батареи.

Объем испарительной системы:

Vисп= м3.

Для примера, производим расчет воздухоохладителей камеры № 16 (Камера хранения охлажденного мяса) с температурой внутри помещения -1 С, lпм = 36м, bпм = 18м.

м2.

Подбираем к установке пять воздухоохладителей марки АВП 0,80/1-12-180. Теплопередающая поверхность 180,7м2. Шаг ребер 12мм. Производительность вентиляторов 16500м3/ч. Мощность электродвигателя вентилятора 1,5кВт. Габаритные размеры, м - 2,222,070,86.

Расчетный расход воздуха:

VВ.р= м3/ч.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 9.

2.8 Расчёт и подбор основного и вспомогательного оборудования машинного отделения

Расчёт холодильного оборудования машинного отделения производится по суммарной тепловой нагрузке, полученной в итоге расчета теплопритоков.

Предпочтительно выбирать однотипное оборудование, либо возможно меньшее число типов однородного оборудования, так как в результате эксплуатация, монтаж и ремонт данного оборудования значительно упрощается.

2.8.1 Расчёт и подбор компрессорных агрегатов

Компрессорные агрегаты подбираем по значению требуемой расчетной производительности с учетом целевого назначения, расчетного режима работы и функциональной схемы холодильной установки. Компрессоры рассчитываем и подбираем на каждую температуру кипения по величине расчетной теоретической объемной подачи Vh , м3 /с.

Расчёт и подбор компрессоров, (to=-15 oC)

Цикл одноступенчатого сжатия в диаграмме lgP-i представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 - Цикл одноступенчатого сжатия.

Таблица 10 - Параметры точек цикла R717

Температура конденсации для установок с воздушным охлаждением конденсатора:

°С,

где - расчетная температура наружного воздуха.

Температура на диаграмме:

t1 = + 10 = -15 + 10 = -5 °C;

Рассчитываем удельную массовую холодопроизводительность:

q0 = i1' - i4 = 1445 - 385 = 1060 кДж/кг.

Рассчитываем удельную объемную холодопроизводительность:

КДж/м3.

Определяем расход холодильного агента:

кг/с.

Определяем действительный объем пара:

Vд = · V1 = 0,449 · 0,53 = 0,238 м3/с.

Коэффициент подачи компрессора определяем по графику зависимости от степени сжатия Рк/Ро = 6,875. Коэффициент подачи л = 0,82.

Рассчитываем теоретическую объемную подачу:

м3/с, (1044 м3/ч).

Подбираем два одноступенчатых винтовых компрессорных агрегата серии Grasso - SP1 L, с рабочим объемом одного компрессора Vh = 544 м3/ч и мощностью электра двигателя Nэл = 75 кВт каждый.

Пересчет:

Расчетная тепловая нагрузка на компрессор:

кВт.

Определяем фактический расход холодильного агента:

кг/с.

Определяем теоретическую мощность компрессора:

Nт = (i2 - i1) = 0,468 · (1645 - 1465) = 84,24 кВт.

Определяем индикаторную (действительную) мощность компрессора:

кВт.

Определяем эффективную мощность компрессора:

кВт.

Расчетная тепловая нагрузка на конденсатор:

а) действительный с учетом потерь в процессе сжатия:

кВт;

б) теоретический по разности удельных энтальпий в теоретическом цикле:

кВт.

Расчёт и подбор компрессоров, (to=-30 oC)

Цикл одноступенчатого сжатия в диаграмме lgP-i представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 - Цикл двухступенчатого сжатия.

Таблица 11 - Параметры точек цикла R717

Температура конденсации для установок с воздушным охлаждением конденсатора:

°С,

где - расчетная температура наружного воздуха.

Промежуточное давление в цикле двухступенчатого сжатия определяется по формуле:

МПа.

Температуры на диаграмме:

t1 = + 10 = -30 + 10 = -20 °C;

t3 = + 5 = 1 + 5 = 6 °C;

t6 = + 5 = 1 + 3 = 4 °C.

Рассчитываем удельную массовую холодопроизводительность:

q0 = i1' - i6' = 1425 - 220= 1205 КДж/кг.

Рассчитываем удельную объемную холодопроизводительность:

КДж/м3.

Определяем расход холодильного агента в нижней ступени:

кг/с.

Определяем расход холодильного агента в верхней ступени:

кг/с.

Определяем действительный объем пара:

= · V1 = 0,245 · 1,0 = 0,245 м3/с,

= · V3 = 0,311 · 0,28 = 0,087 м3/с.

Коэффициент подачи компрессора:

Низкая ступень: Рm/Р0 = 3,632. Коэффициент подачи лнс = 0,88.

Высокая ступень: Рк/Рm = 3,634. Коэффициент подачи лвс = 0,88.

Рассчитываем теоретическую объемную подачу:

м3/с, (1000,8 м3/ч),

м3/с, (352,8 м3/ч).

Подбираем один двухступенчатый винтовой компрессорный агрегат серии Grasso - SP2 R:

На низкую ступень компрессор серии Grasso - SP2 R, LP-R, с рабочим объемом одного компрессора Vh = 1040 м3/ч и мощностью электра двигателя Nэл = 75 кВт каждый.

На высокую ступень два компрессора серии Grasso - SP2 R, НP-G, с рабочим объемом одного компрессора Vh = 372 м3/ч и мощностью электра двигателя Nэл = 75 кВт каждый.

Пересчет:

Расчетная тепловая нагрузка на компрессор:

кВт.

Определяем фактический расход холодильного агента в нижней ступени:

кг/с.

Определяем фактический расход холодильного агента в верхней ступени:

кг/с.

Определяем теоретическую мощность компрессора:

= (i2 - i1) = 0,254 · (1585 - 1450) = 34,29 кВт;

= (i4 - i3) = 0,322 · (1635 - 1475) = 51,52 кВт.

Рассчитываем действительную мощность компрессора:

кВт;

кВт.

Определяем эффективную мощность компрессора:

кВт;

кВт.

Расчетная тепловая нагрузка на конденсатор:

а) действительный с учетом потерь в процессе сжатия: