Практическая работа по нахождению коэффициента теплопередачи. Цель работы_ для холодильной камеры хранения выполнить расчет и. Цель работы для холодильной камеры хранения выполнить расчет и подбор тепловой изоляции ограждений и расчет теплопритоков в камеру
![]()
|
Цель работы: для холодильной камеры хранения выполнить расчет и подбор тепловой изоляции ограждений и расчет теплопритоков в камеру. Задание: рассчитать толщину теплоизоляции и коэффициенты теплопередачи строительных слоев конструкции ограждений холодильной камеры: стен, потолка, пола, теплопритоки в камеру хранения пищевого продукта; определить тепловую нагрузку на компрессор, камерное оборудование; подобрать компрессор, конденсатор и камерное оборудование. Схема камеры представлена на рис. 4.4, варианты заданий – в виде табл. 4.5. Вариант 2 Исходные данные: -камера хранения мороженого мяса, схема которой представлена на рис.1; -температура и влажность наружного воздуха для г. Баку (таблица П5): ![]() -температура и влажность воздуха в камере: ![]() -продукт - мясо в полутушах; Рекомендуемые условия хранения некоторых скоропортящихся продуктов представлены в табл. П6. Наружные стены выполнены из железобетонных панелей толщиной 0,4 м, высота помещения 6 м. Теплоизоляция выполнена из пенополиуретана толщиной 0,1 м ( ![]() ![]() Рис 1. Камера хранения мороженого мяса 1.Действительное значение коэффициента теплопередачи определяем по формуле [6]: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Конструкция стены: -железобетон 400 мм; -пенополиуретан 100 мм. ![]() ![]() Конструкция перекрытия (потолка): -рубероид (два слоя) не учитывается; -слой битума 0,007 м; -теплоизоляция (пенополиуретан) 0,1 м -железобетонная плита 0,2 м ![]() Конструкция пола: -монолитное бетонное покрытие -из тяжелого бетона 0,04 м; -пароизоляция (один слой пергамина) 0,15 м; -плитная теплоизоляция требуется определить; -цементно-песчаный раствор 0,025 м; -уплотненный песок 1,35 м; -бетонная подготовка с электронагревателями не учитывается Толщину изоляционного слоя ограждения определяем по формуле ![]() ![]() ![]() Величина ![]() Таблица 1 ![]() ![]() Принимаем толщину теплоизоляционного слоя равную 100 мм: ![]() 4.2.Теплоприток из окружающей среды через наружные ограждения Теплоприток из окружающей среды проникает внутрь холодильной камеры в результате действия таких двух процессов, как теплопередача через ограждения вследствие наличия разности температур наружного воздуха ( ![]() ![]() ![]() ![]() Теплоприток ![]() Рассмотрим каждую составляющую теплопритока ![]() 4.2.1. Теплопритоки через стены, покрытие, пол Теплоприток, возникающий под действием разности температур, рассчитывается по следующей формуле [6]: ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Иногда при расчете приходится определять значения теплопритоков из неохлаждаемых и неотапливаемых помещений, температура в которых не фиксирована. Температура в таких помещениях самоустанавливается в результате теплоотвода со стороны наружного воздуха и теплоотвода в смежные охлаждаемые помещения. Обычно для выполнения таких расчетов из-за сложности используют приближенные зависимости, которые позволяют определить теплоприток. Поэтому для определения теплопритоков через ограждения из неохлаждаемых помещений, имеющих непосредственный выход наружу, разность температур принимается равной 70 % от расчетной разности температур для наружных стен. Если неохлаждаемое помещение не имеет непосредственного выхода наружу, то разность температур принимается равной 60 % от расчетной разности температур. При расчете теплопритока через ограждение, отделяющее охлаждаемую камеру от неохлаждаемого подвала, принимают расчетную разность температур, равную 50 % расчетной разности температур для наружных стен, если подвал не имеет окон, и 60 % – если подвал с окнами. 4.2.2. Теплоприток через пол с обогревом Теплоприток через пол, расположенный на грунте и имеющий обогревательные устройства, определяем по формуле [1] ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() 4.2.3. Теплоприток от солнечной радиации Источником теплопритока от солнечной радиации является солнце, имеющее на поверхности фотосферы температуру 6000 °С. Воздействие солнечного излучения на поверхность ограждения приводит к повышению ее температуры до более высокого значения, чем температура наружного воздуха ![]() ![]() где ![]() ![]() Таблица 4.2 Результаты расчета теплопритоков через ограждения
4.3. Теплоприток от продуктов при холодильной обработке Величина ![]() ![]() где ![]() ![]() где u – кратность грузооборота данного распределительного холодильника; ![]() ![]() ![]() Кратность грузооборота распределительного холодильника для предварительных расчетов можно принять u = 5–6. Коэффициент неравномерности поступления продуктов в камеры хранения грузов, δпр: – охлажденных 1,5 – мороженых 2,5 Доля продуктов, поступающих непосредственно в камеры хранения грузов, φпр: – охлажденных 1,0 – мороженых 0,65–0,85 Емкость камеры хранения рассчитываем по формуле ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() – при ![]() ![]() – при 100< ![]() ![]() – при ![]() ![]() При охлаждении продукта теплоприток ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Удельную теплоемкость тары ![]() – дерево 2,5; – картон 1,46; – металл 0,46; – стекло 0,835; – пластмасса 2,09. ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Общий теплоприток от продуктов при холодильной обработке: ![]() 4.4. Теплоприток при вентиляции помещений Вентиляцией называется организованная замена воздуха помещения свежим наружным воздухом. Подаваемый в охлаждаемое помещение наружный воздух должен быть предварительно охлажден до температуры воздуха в помещении, а содержание в нем влаги – понижено до значения, соответствующего влагосодержанию воздуха помещения. Теплота, отводимая от наружного воздуха при его обработке, и является теплопритоком ![]() Вентиляция охлаждаемых помещений обусловливается необходимостью в двух случаях: – при необходимости создания нормальных условий воздушной среды для людей, работающих в этих помещениях; – технологическими требованиями к состоянию воздушной среды. В первом случае для холодильных камер хранения с умеренно низкими температурами и большим числом людей теплоприток от вентиляции рассчитывается по выражению ![]() ![]() где 20 ( ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Значение удельной энтальпии ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 4.5. Эксплуатационные теплопритоки Эксплуатационные теплопритоки возникают вследствие освещения камер, пребывания в них людей, работы электродвигателей и открывания дверей. Их определяют по каждой статье отдельно. 4.5.1. Теплоприток от освещения Теплоприток от освещения рассчитываем по формуле ![]() где А – теплота, выделяемая источниками освещения в единицу времени на 1 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Рис 2. Диаграмма влажного воздуха 4.5.2. Теплоприток от пребывания людей Теплоприток от пребывания людей определяем [6] ![]() где 0,35 – тепловыделение одного человека при тяжелой физической работе, кВт; n – число людей, работающих в данном помещении. 4.5.3 Теплоприток от работающих электродвигателей В холодильных камерах с целью обеспечения эффективного перемешивания и хорошей циркуляции воздуха внутри камер все испарители оборудуются вентиляторами. Каждый вентилятор имеет приводной электродвигатель, который выделяет тепло, добавляющееся к теплу, выделяемому другими источниками. Теплоприток от работающих электродвигателей при расположении вне охлаждаемого помещения ![]() где ![]() ![]() Теплоприток от работающих электродвигателей в охлаждаемом помещении: ![]() 4.5.4. Теплоприток при открывании дверей Теплоприток при открывании дверей рассчитываем по формуле [7] ![]() где q – суммарная суточная тепловая нагрузка на холодильную камеру, кВт; ![]() ![]() Суммарная суточная тепловая нагрузка составляет ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Fт – коэффициент, учитывающий разность плотностей воздуха снаружи и внутри камеры ![]() Коэффициент Dτ определяем по формуле ![]() ![]() где n = 6 – ежесуточное число проходов через дверной проем; ![]() ![]() ![]() ![]() Коэффициент ![]() ![]() Степень эффективности защитного устройства Е зависит от его конструкции. При отсутствии защитного устройства Е = 0, для защитного устройства в виде шторы Е = 0,2, для воздушной завесы Е = 0,7. Таким образом, теплоприток при открывании дверей составляет ![]() Эксплуатационные теплопритоки определяем как сумму теплопритоков отдельных вид ![]() 4.5.5. Теплоприток при «дыхании» продуктов Этот вид теплопритока учитывают только на специализированных холодильниках для хранения фруктов и овощей, а также камерах распределительных холодильников. Теплоприток ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() 4.6. Определение нагрузки для подбора холодильного оборудования Холодопроизводительность ![]() ![]() Рис. 3. Схема холодильной машины: КМ-компрессор; КД-конденсатор; РВ-регулирующий вентиль; И - испаритель (камерное оборудование) Холодильная машина (рис. 3) представляет собой замкнутую геометрическую систему, заполненную холодильным агентом. В состав холодильной машины входят компрессор КМ, конденсатор КД, испаритель И и регулирующий вентиль РВ, соединенные трубопроводами. Если отсутствует хотя бы один элемент, получение холода и охлаждение воздуха в камере становится невозможным. Рассмотрим назначение каждого из четырех элементов. Компрессор холодильной машины обеспечивает сжатие и перемещение паров холодильного агента, что, в свою очередь, обеспечивает последующую конденсацию холодильного агента в конденсаторе, создает низкое давление и низкую температуру кипения в испарителе и способствует перемещению холодильного агента по всем элементам холодильной машины. Компрессоры различаются принципом действия, холодопроизводительностью и особенностями конструкции. По принципу действия компрессоры разделяют на поршневые, ротационные, спиральные, винтовые, центробежные. Наиболее распространенным типом компрессоров является поршневой компрессор. Поршневыми компрессорами комплектуют холодильные машины, обеспечивающие холодом торговое холодильное оборудование и холодильные камеры. По холодопроизводительности компрессоры подразделяются на компрессоры малой (до 12 кВт), средней (от 12 до 90 кВт) и большой (свыше 90 кВт) холодопроизводительностям. По конструкции компрессоры подразделяют на одноступенчатые или многоступенчатые (двух- и трехступенчатые). Основными теплообменными аппаратами холодильной машины являются конденсатор и испаритель. Назначение теплообменных аппаратов заключается в обеспечении интенсивного обмена тепла между холодильным агентом и теплоотводящей (в конденсаторе) и охлаждаемой (в испарителе) средами. Конденсатор – это теплообменный аппарат, в котором охлаждаются и конденсируются пары холодильного агента в результате отдачи теплоты теплоносителю – охлаждающей воде или воздуху. По типу теплоотводящей среды различают конденсаторы воздушного и водяного охлаждения. В холодильных агрегатах торгового холодильного оборудования преимущественно применяют конденсаторы воздушного охлаждения, так как они по сравнению с конденсаторами водяного охлаждения проще в монтаже и эксплуатации. Конденсаторы воздушного охлаждения подразделяют на конденсаторы с естественным (конвективным) и принудительным движением воздуха. В холодильных машинах с небольшой тепловой нагрузкой устанавливают конденсаторы с конвективным движением воздуха. Основным достоинством таких конденсаторов является отсутствие шума в работе, коэффициент теплопередачи не превышает 4–6 Вт/(м2 ·К). Конденсаторы с принудительным движением воздуха оснащены вентиляторами. Коэффициент теплопередачи конденсаторов с принудительным движением воздуха составляет 25–35 Вт/(м2 ·К), в связи с чем преимущественное распространение получили конденсаторы с принудительным движением воздуха. Конденсаторы водяного охлаждения подразделяют на конденсаторы проточного типа и конденсаторы с оборотным водоснабжением. Конденсатором проточного типа называется конденсатор, в котором охлаждаемая среда – вода – после отвода теплоты конденсации удаляется в канализацию. Существенным недостатком проточных конденсаторов является большой расход воды, протекающей через них. Конденсаторы водяного охлаждения различаются по конструкции: горизонтальные и вертикальные кожухотрубные, горизонтальные кожухозмеевиковые, пластинчатые. Пластинчатые конденсаторы при большой площади теплообмена имеют небольшие геометрические размеры. Находят применение также оросительные и испарительные конденсаторы, в которых теплота отводится водой, испаряющейся в воздухе. Оросительные и испарительные конденсаторы работают в режиме экономии воды. Испаритель – это теплообменный аппарат, в котором холодильный агент кипит за счет теплоты, отнимаемой от хладоносителя. Испарители по типу охлаждаемой среды делят на испарители для охлаждения воздуха (камерные охлаждающие приборы) и жидкого хладоносителя. Испарители для охлаждения воздуха используют в виде батарей непосредственного охлаждения и воздухоохладителей. В случае использования батарей и воздухоохладителей воздух в холодильной камере охлаждается в результате непосредственного контакта его с холодной поверхностью труб, внутри которых кипит холодильный агент. Но при батарейном охлаждении циркуляция воздуха в камере естественная, при охлаждении с помощью воздухоохладителей – принудительная с помощью вентиляторов. По конструкции испарители разделяют на ребристотрубные и гладкотрубные. Испарители для охлаждения жидкого хладоносителя (воды, рассола, незамерзающей жидкости) по конструкции бывают следующих типов: панельные, кожухотрубные, кожухозмеевиковые, пластинчатые. В регулирующем вентиле происходит снижение давления конденсации в конденсаторе до давления кипения в испарителе, т. е. происходит процесс дросселирования. Дросселированием называют снижение давления жидкости или газа при прохождении его через узкое отверстие, например, через трубку малого диаметра или вентиль с малым проходным сечением. При определении требуемой Q0 холодильной машины необходимо учитывать все виды теплопритоков по отдельности. Так теплоприток через ограждающие конструкции (Q1) и на компрессор (Q1км), и на камерное оборудование (Q1об) учитываем полностью. Теплоприток от продуктов при холодильной обработке на компрессор Q2км учитываем полностью, на камерное оборудование Q2об – на 20 % больше. Теплоприток от вентиляции Q3 учитываем полностью на компрессор и на камерное оборудование. Нагрузку на компрессор от эксплуатационных теплопритоков Q4км учитываем в размере 50–75 % от максимальной, в нашем случае принимаем 75 %. Эксплуатационный теплоприток на камерное оборудование Q4об учитываем полностью. Теплоприток Q5 только для продуктов растительного происхождения учитывается полностью на компрессор и камерное оборудование. Результаты расчетов всех видов теплопритоков представлены в виде табл. 3 Таблица 3 Итоговая таблица для определения нагрузки
Расчетную холодопроизводительность определяем по формуле ![]() где ξ = 1,06 – коэффициент, учитывающий потери в трубопроводах и аппаратах холодильной установки при непосредственном охлаждении[6]. Значение коэффициента при непосредственном охлаждении принимаем в зависимости от температуры кипения хладагента (табл. 4.4); b = 0,6 – коэффициент рабочего времени. 400>100> |