Рассчитать теплопритоки в заданную камеру производственного холодильника и подобрать основное холодильное оборудование

I  Задание

Рассчитать теплопритоки в заданную камеру производственного холодильника и подобрать основное холодильное оборудование.

Исходные  данные

Рассчитывается камера №6  одноэтажного холодильника, рисунок 1, в  г. Москва

 Строительная высота холодильника = 6м

 Материал верхнего слоя кровли – алюминиевая фольга

Строительный материал стен камеры –кирпич, побеленный известью

Теплоизоляционный материал – перлитоцементные плиты

Тип охлаждающих приборов воздухоохладители

Циркуляция воздуха в камере с воздушной системой охлаждения – умеренная.

Температура воздуха в камере №6: = 8

Температура в соседней камере:№7: = 0

Вид продукта – жир говяжий

Вид тары – деревянные бочки

Начальная температура продукта = 14.

Конечная температура продукта = 5.

Время холодильной обработки, 20 час.

Температура воздуха в технологическом цехе, = 18

Коридор относится к категории неотапливаемых помещений.

Применяется централизованное холодоснабжение  от компрессорного цеха с непосредственной системой охлаждения камеры. В качестве холодильного агента используется аммиак (R 717)

Дополнительная нагрузка на компрессор  =140 кВт

1 Определение емкости  камеры

Под  емкостью камеры понимают максимально возможное количество одновременно хранящихся в ней грузов 

         = ………………… (1)

   где- строительная площадь камеры, м2;

           – норма загрузки единицы грузового объема камеры грузом, ;

           - грузовая высота штабеля, м

Численные значения величин и выбираем из приложения А

           - коэффициент использования строительной площади камеры.

Камера №6 занимает один строительный квадрат площадью f = (6), следовательно строительная площадь камеры

           = nf = 1(6) = 36 м2, тогда  =0,7 

подставим выбранные значения в формулу  (1), получим

             =36 = 23,3m

II Тепловой расчет камеры

1 Теплопритоки через ограждающие конструкции

Изображаем на рисунке 2 план рассчитываемой камеры №6 

 

Теплопритоки через ограждения конструкции, Q, обусловленные наличием разности температур воздуха снаружи и внутри охлаждаемой камеры, определяем по формуле 

           Q = F……………………………(2)

где  - действительный коэффициент теплопередачи ограждения, ;

При проектировании холодильников допускается принимать значение  равным значению нормативного коэффициента теплопередачи   покрытий, стен и  перегородок

        F – площадь поверхности ограждения, м2;

       - расчетная разность температур,

Сначала рассчитаем высоту ограждения камеры, как расстояние от уровня пола до верхней отметки слоя теплоизоляционного покрытия.

Определяем расчетную толщину теплоизоляции, , м, покрытия камеры по формуле  …

     … = 

   =  ……… (3)

где  – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала (перлитоцементные  плиты), ;

    - коэффициент теплопроводности верхнего слоя кровли (алюминиевая фольга), ;

    - коэффициент теплопроводности пароизоляции (пергамин), ;

    - коэффициент теплопроводности бетонной стяжки по металлической сетке,

     - коэффициент теплопроводности железобетонной плиты,

Числовые значения коэффициентов теплопроводности материалов, используемых для покрытия принимаем по таблице

       -  толщина верхнего слоя кровли, м;

     – толщина слоя пароизоляции , м;

        – толщина слоя бетонной стяжки по металлической сетке, м;

       – толщина железобетонной плиты покрытия, м;

Числовые значения толщин каждого слоя покрытия принимаем по таблице

         – нормативный коэффициент теплопередачи покрытия, ; выбираем по таблице  при среднегодовой температуре воздуха   = 4,8    в районе строительства ( г. Москва)

          - коэффициент теплопередачи у наружной поверхности покрытия, ;

        - коэффициент теплопередачи у внутренней поверхности покрытия, ;

Подставим выбранные значения в формулу  (3), получим

  = = 0,3 м

При  применении плиточных теплоизоляционных материалов действительную толщину тепловой изоляции выбирают обычно из двух и более слоев стандартных плит. По таблице       принимаем 

    =  100 х 3 = 300мм = 0,3 м.

и окончательно устанавливаем 

        = =

Определяем высоту ограждения,  , м      по формуле

           = + + +   ………………. (4),

где  – высота балки перекрытия, м, ( =0,89м),

        толщина железобетонной плиты покрытия, м, ( = 0,035м ) 

  

Подставим выбранные значения в формулу  (4), получим

        = + + + = 6+0,89+0,035+0,3 = 7,225 м

1.1 Теплоприток со стороны покрытия,  Q01,

          Q01 =    …………………………  (5),

- площадь покрытия, м2,    = = 36 м2

-расчетная разность  температур для наружной стены,

          = - = 30 – = 38

где – расчетная летняя температура наружного воздуха,    

       - температура воздуха внутри охлаждаемой камеры, (задана)

Подставим найденные значения   ,    и     в формулу  (5), получим

          Q01 = 0,28336 38 = 387,14

1.2 Теплопритоки со стороны наружной стены, обращенной к югу, Q02, , рассчитываем по формуле

           Q02= ……………………………… (6)

где  – действительный коэффициент теплопередачи наружной стены, ,     

принимаем равным нормативному  коэффициенту теплопередачи  по таблице    = =0,31  ;

 - площадь наружной стены, м2,

       = = 7,225= 43,35м2

   = = 38

Подставим найденные значения   ,   и     в формулу  (6), получим

          Q02 = 0,3143,35 38 = 510,7

      1.3  Теплоприток со стороны неохлаждаемых и неотапливаемых помещений (коридора), Q03,

          Q03 =   …………………………….. (7)

где – действительный коэффициент теплопередачи внутренней стены, ,, отделяющей рассчитываемую камеру от неотапливаемого и неохлаждаемого коридора, принимаем равным нормативному коэффициенту теплопередачи  по таблице   = =0,306  

       - площадь внутренней стены, м2; здесь   = = м2

- расчетная разность температур для внутренней стены, ,  отделяющей рассчитываемую камеру от неотапливаемого и неохлаждаемого коридора

                = 0,7( - ) = 0,7=26,6

Подставим найденные значения    и     в формулу  (7), получим

          Q03 = = 0,306 43,35 26,6= 352,85

1.4 Теплоприток со стороны  технологического цеха (смежной камеры №12 с фиксированной температурой), Q04,

          Q04 =   ……………………………….. (8)

где – действительный коэффициент теплопередачи внутренней стены (перегородки), ,, отделяющей рассчитываемую камеру от смежной камеры с фиксированной температурой, принимаем равным нормативному коэффициенту теплопередачи  по таблице   = = 0,258   

       - площадь внутренней стены (перегородки), м2

       = = м2

- расчетная разность температур для внутренней стены (перегородки), ,  отделяющей рассчитываемую камеру от технологического цеха с фиксированной температурой, =18

        = - = 18 – = 26

       - температура воздуха внутри смежной камеры №12, (задана)

Подставим найденные значения    и    в формулу  (8), получим

          Q04 = = 290,79

1.5  Теплоприток со  стороны смежной камеры №7,  Q05 ,

          Q05 =    …………………………….. (9)

где – действительный коэффициент теплопередачи внутренней стены (перегородки), ,, отделяющей рассчитываемую камеру№6 от смежной камеры №7 с температурой, = 0  принимаем равным нормативному коэффициенту теплопередачи  по таблице   = = 0,404   

        = - = 0 – = 8

  - площадь внутренней стены (перегородки), м2

       = = м2

       - температура воздуха внутри смежной камеры №7, (задана)

Подставим найденные значения    и    в формулу  (9), получим

          Q05 = = 140,11

1.6  Теплоприток со стороны обогреваемого пола на грунте,  Q06 ,

          Q06 =    …………………………….. (10)

где – действительный коэффициент теплопередачи для обогреваемых полов на грунте, ,, принимаем равным нормативному коэффициенту теплопередачи  по таблице   = =0,284   

       - площадь пола камеры, м2

                    =  = 36 м2

- расчетная разность температур для пола с обогревом, ,

        = - = 1 – = 9

где - средняя температура слоя с электрообогревом, , 

Подставим найденные значения    и     в формулу  (10), получим

          Q06 = = 92,02

1.7  Теплоприток от солнечной радиации через покрытие, QС7 ,, при светлой окраске верхнего слоя( алюминиевая фольга)

         QС7  =    ………………………………….. (10)

где  - избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации; выбираем по таблице   

Подставим значения   и     в формулу  (10), получим

         QС7  = = 151,8

1.8 Теплоприток от солнечной радиации через наружную стену, обращенную

 к югу, QС8,          QС8 =   ………………………  (11)

где  - избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации; выбираем по таблице,  , с учетом того, что 

 г. Москва расположен на географической широте 56: = 10,2

Подставим найденные значения    и    в формулу  (11), получим

         QС8 = = 0,31 43,35 10,2 =137

 

           Таблица 1- Сводная таблица расчета  теплопритоков через ограждения  камеры

Ограждение	,				(	F,   м2	Q0*
Покрытие	0,283	30	-8	38	14,9	36	387,14	151,8	538,94
Наружная стена	0,31	30	-8	38	10,2	43,35	510,7	137	647,7
Внутренняя стена со стороны коридора	0, 306	30	-8	26,6	-	43,35	352,85	--	352,85
Внутренняя стена со стороны технологического цеха	0,258	18	-8	26		43,35	290,79		290,79
Внутренняя стена со стороны камеры №7	0,404	0	-8	8		43,35	140,11
Пол камеры №6	0,283	1	-8	9		36	151,8		151,8

 

  

      Примечание к таблице 1:

     * -  порядковый номер рассчитываемого теплопритока;

     -расчетная летняя температура наружного воздуха, ;

     - температура воздуха внутри охлаждаемой  камеры,;

      - температура воздуха в смежном с расчетной камерой помещении,;

     с – символ  в индексе остальных параметров, характеризует воздействие солнечной  радиации;

    * -  символ в индексе параметра Q  указывающий  на то, что в данной графе выведена сумма теплопритоков по каждому ограждению со стороны смежных помещений и от воздействия солнечной радиации 

В итоге сумма всех теплопритоков через ограждения составит

         = + + +   + =

               =   538,94+647,7+352,85+290,79 +140,11 + 151,8 2122  

.2  Теплоприток от груза  при его холодильной обработке

Теплоприток от груза , , при его холодильной обработке складывается из двух теплопритоков  :

           = +    ………………………………..(13)

где  - теплоприток от продукта, ;

       - теплоприток от тары, ;

Теплоприток  от продуктов при их холодильной обработке в камере охлаждения  для односменного режима работы определяется по формуле

        =      ………………………. (13)

где  – суточное  поступление продуктов, ;

    , - удельные энтальпии продукта, соответствующие начальной и конечной температурам продукта,  ,  

     – продолжительность холодильной обработки,

Камеры холодильной обработки являются камерами периодического действия и загружаются на всю емкость, поэтому суточное поступление груза  , 

          = + =      ………………………………… (14)

где  - суточное поступление тары,   ,( 20% от массы продукта – для деревянной тары, , т.е. = 0,2

С учетом последнего равенства формула  (14) приобретет следующий вид

             = 1,2 = , отсюда    = = = 19,4

Подставим найденные величины в формулу (13) , получим

       = 17137

Теплоприток от тары для камер холодильной обработки определяем по формуле     

               =      …………………….. (15)

где  – теплоемкость алюминиевой тары,  ,

       , – начальная и конечная температура тары, Соответствуют

начальной и конечной температурам продукта.

 Из формулы (14) имеем  = - = – 19,4 = 3,9

Полученные значения подставим в формулу  (15), получим

                = = 1973  

Найденные, таким образом, величины    и   подставим в формулу  (12), получим

           = 17137 + 1973 = 19110

3  Эксплуатационные теплопритоки

Эксплуатационные теплопритоки в охлаждаемую камеру , , , определяем как сумму теплопритоков   :

             = + + +     ………………………….(16)

Где  - теплоприток от освещения, ;

       - теплоприток от работающих двигателей, ;