 |
|
ДИПЛОМНА РАБОТА
На тема:
Модулен хладилник с дъгови конструкции
2008
СЪДЪРЖАНИЕ
1. ТЕХНОЛОГИЧНИ ПРОЦЕСИ В ХЛАДИЛНИКА. ТОВАРОПОТОК И ПОДРЕЖДАНЕ НА ПРОДУКТИТЕ
3. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА НЕОБХОДИМАТА ПЛОЩ И ОБЕМ НА КАМЕРИТЕ. ОФОРМЯНЕ И ПЛАНИРАНЕ
4. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ТОПЛОИЗОЛАЦИЯТА НА ХЛАДИЛНИТЕ КАМЕРИ
5. ТОПЛИННИ ИЗЧИСЛЕНИЯ НА КАМЕРИТЕ
7. ИЗПОЛЗВАНЕ НА ОТПАДНАТА ТОПЛИНА НА КОНДЕНЗАЦИЯ
8. АВТОМАТИЗАЦИЯ НА ХЛАДИЛНАТА ИНСТАЛАЦИЯ
През последните години с
навлизането на частните фирми в сферата на производство, съхранение и продажба
на хранителни стоки - месо, колбаси, плодове и зеленчуци, започна проектирането
и изграждането на малки и средни ххладилни складове. Малка част от фирмите
използват под наем до сега съществуващите хладилни мощности. По-голяма част от
фирмите предпочитат да ззакупят ново хладилно оборудване - камери, шкафове, фризери
и т.н., или
изграждат собствени хладилни помещения.
Темата на настоящата дипломна работа е разработка на модулен хладилник на базата на дъгови конструкции.
Идеята за този хладилник е първоначално да се изгради манипулационно помещение (ако има нужда от такова) и една камера.
В манипулационното помещение се
извършва предварителна и вторична обработка на продукцията. В камерата се
съхранява готовата продукция. Ако впоследствие се наложи разширение на хладилната
площ, има възможност да се построят допълнителни камери със съответния обем и
параметри, необходими
за технологичния процес.
Конструкцията на камерите и
манипулационното помещение е
проста и лесна за монтаж, защото се състои само от плоскости от
профилирана ламарина във вид на дъга.
Едната дъга е с по-голям радиус
от другата, а празното
пространство между двете се запълва с пенополиуретан. За да няма
корозия по повърхността на ламаринените плоскости както от
вътрешната, така и от външната (които са под влияние на атмосферните условия),
е препоръчително тези плоскости да се защитят с антикорозионно покритие.
Дебелината на изолационния слой
е различна в зависимост от
параметрите на хладилната камера (температура).
Размерите на помещенията се определят от радиуса на дъговата конструкция, който може да варира от 3 до 9 метра, в зависимост от желания обем. Обемът зависи също и от дължината на конструкцията.
Радиусът на конструкцията може да бъде съобразен и с начина на стифиране и подреждане на продуктите в камерата.
Хладилник от този тип може да удовлетвори както обикновения фермер, така и фирми и кооперации, занимаващи се с преработка и съхранение на значително по-големи количества хранителни стоки.
1. ТЕХНОЛОГИЧНИ ПРОЦЕСИ В
ХЛАДИЛНИКА.
ТОВАРОПОТОК И ПОДРЕЖДАНЕ НА ПРОДУКТИТЕ
Тъй като в заданието не е указан вида на продукта за съхранение, хладилникът е проектиран за охлаждане и дозамразяване на месо и месни продукти (колбаси), така и за охлаждане и съхранение на плодове и зеленчуци (ябълки, чушки, домати, краставици, череши, годи и др.).
В манипулационното помещение прясно закланото месо се разфасова и се вкарва в камерата за охлаждане, след определено време (24 часа) то се изважда и може да се извърши допълнителна обработка, като производство на колбаси, палетиране и др., след което се вкарва за доохлаждане и съхранение.
Плодовете и зеленчуците пристигат в щайги и каси по 10 кг. и така се подреждет за съхранение в камерите. На тях също може да се извърши допълнителна обработка, като разфасоване и опаковане в по-малки опаковки с цел по-лесна търговска реализация.
Друга група хранителни продукти, които могат да се съхраняват в камерите, са млечните - сирене и кашкавал. Те се съхраняват съответно на пити и тенекии.
Тук трябва да се отбележи, че трябва да се спазват изискванията за съвместимост при съхранение на различните видове продукти.
2. ТЕМПЕРАТУРНИ РЕЖИМИ
Температурните режими в
различните камери зависят от вида
на съхраняваните продукти. Общо те се делят на две групи:
· Нулеви, в които се поддържа температура 0°С;
· Минусови камери, в които се поддържа температура -18°С (в отделни случаи за специални продукти температурата може да достигне до -30°С)
3.
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА НЕОБХОДИМАТА ПЛОЩ И ОБЕМ
НА КАМЕРИТЕ. ОФОРМЯНЕ И ПЛАНИРАНЕ
Необходимата площ на хладилните помещение, която се заема от продуктите, се изчислява в зависимост от специфичното натоварване на кубичен метър от обема и от товароспособността на помещенията. Практически не е възможно да се оползотвори целият обем на камерата, тъй като трябва да се оставят технологични проходи между продуктите и разстояния между стифовете и охлаждащите съоръжения.
Разстоянието между стифираните продукти и охлаждащите повърхности трябва да е не по-малко от 0,3 м.
Разстоянието между стифовете
зависи от това дали товаро-
разтоварните дейности се извършват механизирано (с електрокари) или не.
Това обуславя необходимостта от завишаване на полезния обем и получаване на действителния строителен обем на камерата.
Строителната площ на камерите представлява сумата от необходимата площ плюс загубите на площ и се определя от израза:
 |
Fкм - полезна площ на камерата (m2)
bу - коефициент за използване на строителната площ на камерите, с които се отчитат пътеките, площите пред вратите, отстъпите от стените и др. е във функция с височината на камерата.
Полезният обем на камерите се определя от:
 |
Gкм - условен капацитет на камерата;
gv - условна норма за натоварване на 1 m3 полезен обем на камерата t/m3.
Определя се от таблици (табл.2.1. от "Проектиране на хладилни инсталации").
К -коефициент на преизчисляване в условен товар (табл.2.1. от "Проектиране на хладилни инсталации")
Когато нямаме данни за вида на продуктите, които ще бъдат съхранявани в камерата, се приема gv=0,35t/m3.
В табл. 2 са данните за
вместимостта на камери с различни
размери:
r - радиус, I - дължина.
Дъговите конструкции са производство на "Кремиковци", без точно определени размери. Те могат да се поръчват от клиента със "свободни" размери. Единственото ограничение е радиусът на дъгата да бъде по-голям от 3 m. В таблици са дадени диаметри и дължини през 1 m и могат да се изберат по условен капацитет на камерата.
В таблицата е отчетен
недостатъка на дъговите конструкции за загубите на полезен обем от дъгите. Това
е отчетено като брутния обем е намален с 30%, което представлява полезния обем
(70%). Това дава възможност в неизползвания обем (30%) да се монтират охлаждащите
и вентилационните съоръжения. В него се включват и проходите
между стифовете и технологичните проходи по края
между ограждащите съоръжения.
При избора на размерите на
камерата трябва да се има предвид, че не е целесъобразно да се избира камера с
размери например 6 Х 18, защото тя е много тясна и дълга, което затруднява обслужването
й. Същото важи и за много широка и къса камера, там пък имаме увеличени загуби
на полезен обем във височина.
Размерите е най-подходящо да се съгласуват с технологичните процеси и обслужването
за всеки конкретен случай.
В настоящата дипломна работа е
разгледан един вариант на
хладилник с дъгова конструкция с капацитет 150 t.
Хладилника се разделя на следните две помщения:
1. Две
хладилни камери за охлаждане и съхранение на
охладени продукти (например месо) ±0°С;
2. Една камера за замразяване на хранителни продукти -18°С;
3. Манипулационно помещение, което включва:
· помещение за обработка на продукцията;
· офис;
· санитарен възел;
· стая за хладилни техници и работници.
Генералния план на хладилника е включен в графичната част на дипломната работа.
4.
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ТОПЛОИЗОЛАЦИЯТА НА
ХЛАДИЛНИТЕ КАМЕРИ
Определяне на оптималната топлинна изолация
Определянето се свежда до изчисляване на оптимален коефициент на топлопреминаване Кopt.
Кopt е във функция от разходите за експлоатация (вложена енергия), фири, амортизационни отчисления и първоначални капиталовложения.
Целта е да се определи такава
дебелина на топлоизолацията,
при която капиталовложенията за нейното построяване да са икономически
оправдани.
Оптималният коефициент на
топлопреминаване се дава с
формулата:
 |
tв - външна температура;
tk - температура на камерата;
А - коефициент А= 2,1.
За южни стени А се намалява с
10%, а за северни стени А се
увеличава с 10%.
Избор на топлоизолационен материал
- избира се полиуретан;
- определяне на температурните условия.
Външна изчислителна температура.
Тъй като не е зададено точно
местонахождението на
хладилника, избираме средна външна температура tв = 34°С.
Температурата в камерата се
определя от технологични
съображения, tк = ±0°С (за
съхранение на охладени продукти).
Определяне на изолацията на
камерите за
съхранение на охладени продукти
 |
Топлоизолацията трябва да отговаря на едно много важно условие - да осигурява температурна разлика между температурата на външната страна на стената и температурата на оросяване. Това е условие за предотвратяване на кондензация на влага върху ограждащата конструкция.
 |
Проверката се прави със следната формула:
a1 -
коефициент на топлопредаване от външната страна на
стената, W/mК
Определя се от таблици.
m - коефициент на масивност на конструкцията:
при масивни конструкции m=1
при леки конструкции m=1,1
tb-toр приемаме, че е 3°С.
 |
 |
Определяне дебелината на изолацията:
a1, a2 - коефициенти на топлопредаване, УУ/тК
Отчитат се от таблици.
Приема се a1, a2 - 29.
lиз - коефициент на топлопроводност, lиз = 0,035W /mК
dиз = 89 mm.
Приема се стандартно 100 mm.
Определяне на действителното К.
 |
Определяне дебелината на
изолацията в камерата
за съхранение на замразени продукти.
Проверка за кондензация по повърхността на външните стени:
 |
a - коефициент на топлопредаване, a = 29, W/mК;
m - коефициент на масивност на конструкцията;
К£ 1,89 , W/m²К - Отговаря!
 |
dиз = 114 mm - избира се стандартното d = 100 mm.
Кдейств = 0,34 W/m2К
 |
Определяне на дебелината на изолацията в
манипулационното помещение
Проверка за кондензация:
К £ 0,95 . a . (tb - top) / (tb - tk) . m;
К = 4,55, W/m²K
 |
Определяне на dиз
dиз = 73 mm, избира се dиз = 80 mm.
5. ТОПЛИННИ ИЗЧИСЛЕНИЯ НА КАМЕРИТЕ
Топлинните изчисления на хладилника се свеждат до определяне на студовите загуби (топлопритоците в течение на 24h) при максимален дневен внос на продукти и изчислителни температурни условия.
Дневният внос за един хладилник се задава по условие. В настоящата дипломна работа ще приемем дневния внос като процент от общата вместимост на камерата.
Приема се 8 % дневен внос.
 |
Изчислителната температура се определя по таблица за съответния климатичен район (табл.1.4 от справочника за ОВиК част1), топлопритоците (студовите загуби за едно денонощие) се състоят от следните компоненети:
Q1 -
топлинен поток през ограждащите конструкциина
камерата, кW
Q2 - разход
на студ за топлинна обработка на продуктите
(охлаждане на продуктите и опаковката), кW
Q3 - разход
на студ за компенсиране на топлината отделена
при биохимичните процеси (дишане на плодовете и зеленчуците,
ферментация), кW
Q4 - разход
на студ за вентилация на хладилните помещения,
кW
Камера за охлаждане и съхранение на охладени продукти
За конкретния пример се приема, че се охлажда месо.
Определяне на топлопритоците през външните стени.
Температурни условия:
външна температура е tвн = 34°С
температура на камерата е tk = ± 0°С
К - коефициент на топлопреминаване, К = 0,34 W/m²К.
 |
- Покрив
- Странични стени
 |
 |
Камерата има две странични стени. От едната трябва да се
извади лицето на вратата - 2 Х 2,5 = 5 m2 . Тогава се получава:
Потокът топлина от топлопреминаване е:
Q1=0,34 . 153,95 . 35 = 1780 W
Потокът на топлина в резултат
на слънчевото облъчване се
изчислява от израза:
 |
 |
||
Dtc -
допълнителна температурна разлика, която се получава в
резултат на слънчево нагряване, °К.
 |
Може да бъде изчислена формулата:
0,75 -
коефициент отчитащ влиянието на топлинната инерция
на масивните ограждащи конструкции;
а - коефициент на абсорбция
(поглъщане от повърхността на
стените, табл.14.14, "Хладилна техника");
J - интензивност на облъчване (табл. 14.15, "Хладилна техника");
 |
aа - коефициент на топлопредаване от външната страна на
стената (приемаме средна стойност » 24)
Приема се, че само покрива е
подложен на слънцегреене.
Q1" = 0,34 . 120,95 .19 = 781 W
- Под
Методиката за изчисление се
базира на предположението, че
топлопритоците през пода са най-големи покрай стените и намаляват
към центровете на камерите. Това се отчита чрез
приемане на различни коефициенти на топлопреминаване К, W/m²К.
I - зона -
приема се, че зоната покрай стената има коефициент
на топлопреминаване К = 0,4 W/m²К.
II - зона - от 2¸4 т се приема К=0,3 W/m²к.
За температурата на земята
условно се приема външната
изчислителна температура t = 34°С.
При размери на камерата 6 Х 11 m получаваме:
I - зона – F1 = 52 m2; Q = 0,4 . 52 . 34 = 707 W
 |
II - зона - F2 = 14 m2; Q = 0,3 .14 . 34 = 143 W
Разход настуд за охлаждане на продуктите
При изчислението се приема, че температурата в началото и в края на охлаждането е еднаква във всички точки на продукта. В такъв случай разхода на студ за охлаждане на продуктите и опаковката възлиза на:
 |
Gn - маса на постъпващите продукти, kg
Cn - специфичен топлинен капацитет на продуктите, kJ/kgК
Gоn - маса на опаковката, kg
Соn - специфичен топлинен капацитет на опаковката, kJ/kgК
t - време на охлаждане, h
tн - начална температура при внос в камерите, °С
tk - крайна температура, °С
Разходът на студ може да се изчисли по формулата:
 |
hн и hкр - начална и крайна енталпия на продукта при начална и крайна температура (отчитат се от табл.3.6, "Проектиране на хладилни инсталации").
Охлаждането на продукти с
влажна повърхност (месо, месни продукти, птици, плодове, зеленчуци и др.)
неминуемо се съпровожда от изхвърляне на влага, която през граничния слой във вид
на водни пари дифундира във въздуха и увеличава влагосъдържанието му.
Следователно така изчисления разход на
студ ще нарастне.
 |
Dg - количеството на изпарената влага, кg/кg
L,r - специфични
топлини на замръзване и изпарение, г = 2500
кJ/кg, L- = 2835 J/кg.
 |
Количеството на изпарената влага може да се определи и по
формулата на Жадан:
x - топло-влажностна
характеристика на изменението на
състоянието на въздуха, kJ/kg
За температурата t0 от 15°С до 0°С ®xt = 6385 - 147.t
За температурата tо от 0°С до -25°С ®x = 6385 -1,214. t³ - ЗЗ.t
Тъй като в нашия случай не е
зададен конкретно дневния внос
на продуктите и вида им, за примера се приема, че дневния внос е 8
% от общия обем на камерата за месо.
Дневен внос 4000 кg.
Месо - сухо вещество 55%, tн = 35 °С
hн = 357,13 кJ/кg, tk = 0°С
hk = 255,81 кJ/кg, tbх = -7°С
Со = 2,64 кJ/кg
x = 6385 - 1,214 . (-7)3 + 335 . (-7) = 4456
Топлина отделена от биохимичните процеси (дишане на продуктите)
Притокът на топлина, получен от
дишане на продуктите се
получава само при съхранение на охладени продукти (t>°С) в
следствие на продължаващия биологичен процес. Определя се по
формулата:
åQ3 =Gпр. qпр.tа + (åG - Gпр). qпр.tкм , kW
Gпр - дневен внос на продукти, кд
qпр -
притокът на топлина от дишане на продуктите за
съответната температура (табл.3.7, "Проектиране на
хладилни
инсталации"), W/kgk
t - външна температура, °С
tkм - температура в камерата, °С
Тъй като сме приели, че имаме
съхранение на месо,
топлопритоците от дишане отпадат.
Топлопритоци от експлоатация на камерата Q4.
Разходите на студ за експлоатационни нужди включват:
•осветление Q’4;
•пребиваване на хора Q”4;
•работа на двигатели Q’”4;
•от отваряне на врати Qˇ4;
•от вентилиране на камерите.
Осветление - за складови
помещения нормата за осветление е
З W/m2 при
коефициент на едновременност 0,35. Тогава:
Оосв.=3.0,36.66=70W.
Разход
на студ за пребиваване на хора е:
Qх = n . qх
n - брой хора
qх - топлината, отделена от един човек, W.
Приема се: qх = 350 W (за интензивна работа), n = 2.
Qх = 2 . 350 = 700 W
Разход на студ при работа на електродвигатели в камерата.
Q = а.Nt
W
24
N - ефективна мощност на електродвигателя.
t -
времето за работа на електродвигателя през денонощието.
До 2001 камера t/24h =
(0,5-0,6). Над 2001 камера t/24 = (0,6-0,7)
а - отчита местоположението на
електродвигателя (от таблици
Проектиране на хладилни инсталации)
Q =1,45. 900. 0,55= 718 W
Разход на студ от отваряне на вратите на камерата.
Qвр. = Fпод. qвр.,W
Fпод = 66 m²
qвр - притока на топлина, отнесен към 1m² хладилна площ, N/m (отчита се по таблици).
Qвр=66.6,87 = 460 W
Разход на студ от вентилация.
Вентилация се прави само за нулеви камери.
В хладилните помещения и в
помещенията , в които при
биохимични процеси се отделят газове, е необходимо да се вкарва
пресен въздух, т.е. те трябва да периодично да се вентилират. В
първия случай това се прави, за да се отстранят отделящите се от
Продуктите газове, които, просмукани от стените на хладилното
помещение, създават наприятна миризма, а във втория - за да се
отстранят газовете, които затрудняват работата в производствените
помещения.
Външният въздух се засмуква
през специална система канали, които водят към въздухоохладителите, в които
предварително се охлажда до температура tас температурата,
с която постъпва в хладилното помещение). Охлаждането на въздуха може да стане централно,
с помощта на общ въздухоохладител, а след това по канали се отвежда в
съответните хладилни помещения, имащи
еднакви температури или във въздухоохладители за допълнително
охлаждане. Това решение обаче е неподходящо в разглеждания
случай.
Вентилирането се
прави късно вечер или рано сутрин, защото
тогава температурите са сравнително ниски.
а - кратност на вентилация за 24h, а = 4;
Vпом. - обем на хладилната камера;
р - плътност при tnс kg/m3
∆h=25-7=18 КJ/kg
Q5 =
4.105.1,2.18 = 252,0 W
3,6
hвн, hnс -
енталпии
съответно на външния и на постъпващия в
хладилното помещение въздух (определят се от h-х
диаграма).
При съхранение на замразени
продукти кратността е нула. За
настоящия хладелник схемата на вентилацията е показана в
графичната част на настоящата разработка.
Общите студови загуби на камера
за съхранение на отделните
продукти са:
åQ = Q1 + Q2 + Qз + Q4 + Q5
åQ = 3411 + 10002 + 0 +(70+700+718+460)+ 2520 = 17881 W
Обобщените притоци на топлина
са дадени в табл. 4,
Приложение 2.
Камера за замразяване на хранителни продукти.
В конкретния случай приемаме, че се замразява месо.
VI.2.1. Определяне на топлопритоците Q1 през огражденията
Температурни условия:
външна температура tвн = З40 С;
температура в камерата tk = -18° С.
Коефициент на топлопреминаване К = 0,34 W/m² К.
- Покрив.
F = p. r. L, m2
r =3,5 m L = 11 m
F = 120,95 m2
- Странични стени.
F= p.
r2=19m2
2
Камерата има две странични
стени. От едната трябва да се
извади лицето на вратата F = 2 . 2,5 = 5 m2
åF = 121 + 19 +14 =154 m2
Притокът на топлина от топлопреминаването е:
Q’1 = k . F . Dt = 0,34 .154 . 52 = 2723 W.
Притокът на топлина в резултат на слънчево греене се
изчислява по израза:
Q”1 = k . F . Dtс , W
Dtс -
допълнителна температурна разлика, която се получава е
резултат на слънчевото греене, К.
0,75 - коефициент, отчитащ топлинната инерция;
а - коефициент на абсорбция
(поглъщане от повърхността на
стената);
aa -
коефициент на топлопредаване от външната страна на
стената (приема се средна стойност aа » 24 W/mК).
Приемаме, че само покривът е
подложен на слънчево
облъчване.
Q"1, = 0,34 . 121 . 19 = 781 W.
- Под.
Размери на камерата: 6х11 = 66 m2.
Температура на камерата: -18° С.
Външна температура:+34° С.
Съгласно методиката за изчисление на топлопритоците през
пода, получаваме:
I зона: F=52m2 К=0,4W/m2K Dt=52°С Q=1082W.
II зона: F=14m2 К=0,3W/m²К Dt=52°С Q=218W.
Общи
притоци на топлина през пода: Q=1300W.
Обици притоци на топлина през ограждащите съоръжения:
åQ=Q'1+Q"1=3861W.
Разход на студ за охлаждане на продуктите
Приемаме, че температурата в началото и в края на охлаждането е еднаква във всички точки на продукта. Разходът на студ може да се изчисли по формулата:
Dg - количество изпарена влага, kg/kg;
L, r - специфични топлини на замръзване и изпарение, КJ/kg;
L=2835 КJ/kg, r = 2500 КJ/kg.
Определянето на Dg става по формулата на Жадан:
x-топловлажностна характеристика, КJ/kg.
За tо = -25° С топловлажностната характеристика е:
x = 6385-1,214.to3- 335.t
x = 6358 -1,214 .(-25)2 - 335. (-25) = 16 978 КJ/kg
Дневен внос, равен на 8% от
общата вместимост на камерата.
Дневният внос е 4000 kg.
Месо - сухо вещество 55%, tн = 0° С
Определяне на енталпиите:
За 0° С ->hн = 255,81 KJ/kg;
За -18° С ->hк = 53,53 KJ/kg.
Топлопритоци от дишане на продуктите (за минусови камери не се изчисляват).
Притоци на топлина от експлоатация на камерата - Q4.
- Осветление.
За складови помещение нормата
за осветление е 3 W/m3, при
коефициент на едновременност 0,35. Получаваме:
Qосв. = 3.0,35.F=3.0,36. 66 = 70 W.
Разход на студ от пребиваване на хора:
Qх = n.qх , W
n - брой хора. Приемаме n = 2.
qх -
специфична топлина, отделяна от един човек при
интензивна работа, qх = 350.
Qх = 2. 350= 700 W.
Разход на студ за пребиваване
на електродвигатели в
камерата
Q = а.
N t .W
24
N - ефективна мощност на електродвигатели. N = 1,2 kW.
t/24 = 0,55.
а - отчита местоположението на електродвигателите, а. 1,45.
Q =1,45.1200. 0,55= 957 W.
Разход на студ от отваряне на вратите.
Qвр. = Fпод..qвр., W
Fпод. =
66
m² qвр =
6,97 W/m²
(табл.
6.11.
Проектиране на
хладилни инсталации).
Qвр. = 66 . 6,97 = 460 W.
При минусови температури вкамерите вентилация не се прави.
Общите студови загуби на
камерата за дозамразяванена
охладени продукти са:
åQ = Q1 + Q2 +Qз +Q4 W
åQ = 3861 + 9393 + 70 + 700 + 957 + 460 = 15 441 W
Обобщените притоци на топлина са дадени в табл. 5,
Приложение 2.
Предотвратяване на замръзването на почвата.
При камерите за минусови температури трябва да се обърне
особено внимание на замръзването на почвата под камерите.
Необходимостта от загряване произтича от факта, че при
замръзване почвата се разширява поради увеличаване на обема на
замръзналата влага с 4%, което може да доведе до разрушаване на хладилника.
•Съществуват няколко начина за загряване:
•Загряване с въздух;
•Загряване с течен топлоносител;
•Загряване с пари на хладилния агент;
•Електрическо загряване.
В нашия случай най-подходящ е
последният метод - електрическото загряване. Негов основен недостатък е
високата себестойност на електроенергията. Главните предимства са бързото
изграждане, най-малки капитални вложения и най-голяма автономност. На фона на
концепцията на целия хладилник ниски
капитални вложения, бързо изграждане и възможност за разширение, електрическото
загряване е най-удобно.
Топлинният поток Qт,
необходим за загряване на почвата, е
равен на топлинните загуби през пода: Qпод =
1300 W.
Приемаме коефициент на работа
за електрическите
награватели, равен на 0,35. Следователно:
Qт =1300/0,35= 3716 W.
Изборът на електродвигател може
да стане от каталога на
фирма FLEXELEC -
Приложение 1.
Манипулационно помещение.
В манипулационното помещение ще бъдат разположени машини и съоръжения за обработка на продуктите, постъпващи в хладилните камери. През манипулационното помещение ще преминава и дневният внос на хладилните камери, възлизащ на около 12 000 kg на денонощие.
Броят на работещите е 10
човека, като в тази бройка е
включен персоналът за товаро-разтоварни работи. Размерите на
манипулационното помещение са: радиус 4m и
дължина 30m,
заедно със сервизните помещения.
Определяне на топлопритоците през ограждащите повърхности.
Температурни условия:
външна температура: tвн = 34° С;
температура на манипулационното помещение: tмп=10°С.
Коефициент на топлопреминаване: К = 0,37 W/m²К.
Странична стена.
F = p. r²/2m2 F =25m2
Q'1, = k .F . Dt = 0,37 . 25 . 24 = 222 W.
Покрив.
F = p. r. L, m2 F =314, m2
От тази площ трябва да се извади площта на вратите, които са
три на брой, всяка по 5m² . Следователно F = 314 -15 = 299 m².
Q"1 = 0,37 . 24 . 299 = 2655 W.
Странична стена (към сервизните помещения)
F = 25 m2 Dt = 10° С К = 0,37 W/m²К.
Q'"1 = 25.10. 0,37= 93 W.
Под.
В съответствие с методиката за
изчисление на топлопотоци
през пода:
I зона: F =116 m2 К=0,4 W/m²К Q=1314 W.
II зона: F = 84 m2 K=0,3 W/m2К Q=605 W.
Q'ˇ =1719 W
Общи топлопритоци през ограждащите повърхности:
åQ1 = 222 + 2655 + 93 + 1719 = 4689 W
Топлопритоци от експлоатация
- Осветление Q'4
За манипулационното помещение
нормата за осветление е 6
W/m2 при
коефициент на едновременност 0,35.
Q'4 = 6 . 0,35 . 200 = 420 W
Топлопритоци от хора Q"4
Q’4= n.qх = 350.10 = 3500 W
qх -
специфична топлина, отделена от един човек при
интензивна работа, равна на 350 W.
Разход на студ от присъствие на електродвигатели в камерата.
В манипулационното помещение са
монтирани различни
машини (за разфасоване, обработка, пакетиране), които неизбежно
са снабден с електродвигатели. Приемаме, че имаме инсталирана
електрическа мощност от електродвигатели приблизително 3 кW.
Q"'4 = a. N. t/24 W
a = 1.45 - коефициент на местоположението на електродвигателите (табл.3.15. Проектиране на инсталации);
t/24 - отчита времето на работа за 24h t/24 = 0,55.
Q’" 4 = 1,45 . 1,55 . 3000 = 2393 W
Общи разходи от експлоатация: åQ4 = 6313 W.
Общи топлопритоци за
манипулационното помещение: åQ =
11 002
W.
6. ИЗБОР НА СЪОРЪЖЕНИЯ
Разработените хладилни камери
ще бъдат окомплектовани с
комплексни агрегати на фирмата UNIBLOCL ZANOTTI,
работещи на фреон 22 и новия хладилен агент R 404 а. По
желание от страна на клиента камерите може да се комплектоват с машини на други
фирми.
Предвижда се всяка камера да
бъде обслужвана от отделна
хладилна инсталация, включваща агрегат, въздухоохладител и автоматика.
Камера за охлаждане и съхранение на охладени продукти
tк=-18°С tвн=34°С Qо=17881W
От каталога на ZANOTTI избираме един агрегат:
ZANOTTI серия RS-DВ-250
Въздухоохладител МRS 250N01G
Агрегат МDВ 250ND01G.
Камера за замразямане на хранителни продукти.
tк = -18°С tвн = 34°С Qо=15441 W
Камерата ще бъде оборудвана с един агрегат ZANOTTI серия RS - DВ - 250
Въздухоохладител МRS 250N01G.
Агрегат МDВ 250ND01G.
Манипулационно помещение
tk = 10° С tвн = 34°С Qо = 11 002 W
Манипулационното помещение ще бъде оборудвано с агрегат ZANOTTI серия RS - DВ - 250
Въздухоохладител МRS 150Т01G.
Агрегат МDВ 150ТD01G.
При избора на агрегата трябва
да се има пред вид
далекобойността на въздухоохладителите. Възможно е при някои
конфигурации камери (дълги и тесни) единият агрегат да покрива
необходимата студова мощност, но да не може да осигури
правилната циркулация на въздуха в камерата. В тези случаи трябва да се
подберат два по-малки агрегата с цел да се осигури необходимата циркулация на
въздуха.
7. ИЗПОЛЗВАНЕ НА ОТПАДНАТА
ТОПЛИНА НА
КОНДЕНЗАЦИЯ
В съвременния живот все повече
нараства необходимостта от източници и търсенето на възможности за задоволяване
на енергийните потребности. Тази необходимост води до създаване на все по-нови
и нетрадиционно оборудвани инсталации. Така например разпространените хладилни
инсталации работят така, че се използва само топлината на изпарение, а
топлината, отдадена от
кондензатора, е отпадна топлина.
Предназначението на една
хладилна инсталация е да охлажда и съхранява хранителни продукти при
температура, по-ниска от околната. При този процес се отделя топлина.
Компресорът засмуква пари от изпарителя и ги нагнетява в кондензатора. При нагнетяването
се повишават налягането и температурата. Целта на кондензатора е да извлече
количеството топлина, равно на сумата
от топлината, абсорбирана в изпарителя, и топлината, прибавена в компресора. Свръхтоплината
от прегретите пари спада до температурата на кондензация. Температурата на
прегретите пари е различна за различните системи и зависи от условията на
работа. При някои от тях тя е с 20-50°С по-висока от температурата на
кондензация. Премахнатото количество топлина е 8-16% от общата
топлина на кондензация. Тази топлина, която може да се използва,
е достатъчна за отоплението на сервизните помещения на един
хладилен склад или за загряване на вода за битови нужди (45-50°С).
Разбира се, трябва да се направят необходимите изчисления, за да
се установи дали инсталираната мощност ще бъде достатъчна за
загряване на водата до 50°С или ще е необходимо до загряването й.
При подходящо монтирана
автоматика тези инсталации могат
да доведат до значителни икономии на енергия.
В настоящата дипломна работа се
разглеждат две примерни
схеми за използване на отпадната топлина от кондензатора:
• стайно въздушно отопление - Приложение 1;
• подгряване на вода за битови нужди - Приложение 2.
Затопляне на вода за битови нужди
В разглеждания вариант на
хладилен склад има предвидени
сервизни помещения (тоалетна, баня и стая за персонала). В това
отношение той е много удобен за прилагане на двата варианта за
оползотворяване на отпадната топлина.
Разглеждаме схемата за подгряване на вода.
Температурата на водата не е
необходимо да надвишава 50°С.
Консумацията на вода варира в широки граници и е много
концентрирана в отделни периоди.
Горещият газ прво протича през серпентина
в бойлера, където
прегретите пари отдават топлина и започват да кондензират.
Сместа от газ и течност продължава през регулатора СРR
(регулатор
за постоянно налягане) и влиза в кондензатора с въздушно охлаждане. Дори ако
регулаторът СРR е настроен на стойност,
съответстваща на нормална температура на кондензация,
температурата на водата понякога може да надвиши максималната
стойност, защото парите след компресора са прегрети до около 90°С. Ако възникне
такова състояние, термостатът КР77 ще сигнализира на електромагнитния клапан ЕVR, който
ще отвори и газът няма да протича през бойлера. Пресостатът КР5 е настроен така,
че когато парите преминават през бойлера, вентилаторът
спира.
В някои случаи (зимно време) може да стане така, че налягането след кондензатора да падне много ниско, което се предотвратява с регулатора СРС. В този случай той отваря и поддържа необходимото налягане.
Стайно отопление
Схемата за стайно отопление е
много подобна на досега рзгледаната. Парите от компресора през електромагнитния
вентил ЕVR преминават през стайния конвектор,
възвратния клапан NVR и през кондензатора. Когато
зададената
стайна температура бъде достигната, термостатът ТWК подава
сигнал на електромагнитния вентил и той затваря. Затварянето води до повишаване
на налягането след компресора и това предизвиква отварянето на регулатора СРR.
През него и кондензатора парите кондензират. Към вентилатора на кондензатора е
монтиран пресостат КР5, който е настроен така, че когато включи стайният
конвектор, вентилаторът да спре. Тук също имаме нужда да предпазим инсталацията
от прекомерното подохлаждане след кондензатора. За целта е монтиран възвратен
клапан NRD, който задейства при
определено DР и пропуска горещи пари да поддържане
на необходимото налягане.
Препоръка към инсталацията е
при невъзможност да се
постигнат необходимите параметри на водата в бойлера и въздуха в
стаята, да се предвиди допълнително загряване в бойлера и съответно
допълнително отопление в стаята. Разгледаната автоматика при двете схеми е
производство на фирмата "Danfoss".
Определяне на топлинната мощност на бойлера
За да определим топлинната
мощност на бойлера, построяваме процеса на хладилния цикъл в IgР-h
диаграма (Приложение 1). От тази диаграма можем да отчетем специфичното студопроизводство
и специфичната топлина на кондензация, която
може да се използва.
qо=h1-h5 kJ/kg
qk = h2-h3 kJ/kg
За да определим топлинния поток
Qk, който можем да
оползотворим, трябва да намерим количеството циркулиращ хладилен агент в
инсталацията. За целта използваме брутното студопроизводство, което ни дава
агрегата на манипулационното помещение. Qо =12 600
W.
Qо = Gха.qо, W,
следователно Gха = Qо/qо, qo = 166 kJ/kg.
Количеството на циркулиращия хладилен агент е:
Gха=0,076 kg/s
qk = 454- 418= 360 kJ/kg
Qк= qк. Gха=36.0,076 = 2736 W
Това е топлинната мощност,
която може да се получи при
регенерация.
От получената стойност за топлинната мощност и израза:
Q =
G.C.Dt , W
3600 t
можем да определим за колко време
ще се загрее водата в
бойлера до необходимата температура.
Q - топлинна мощност на бойлера, W
G - количество на топлата вода, kg
С - специфичен топлинен капацитет на водата, kJ/kgК
Dt - температурна разлика на водата, °С
t - време за загряване, h
Резултатите са обобщени в табл. 3., Приложение 2.
8. АВТОМАТИЗАЦИЯ НА ХЛАДИЛНАТА ИНСТАЛАЦИЯ
Пълното автоматизиране на
работата на хладилната машина
обхваща регулиране на топлинните процеси, плавно регулиране на студопроизводството
на компресорите, предпазване на елементите на хладилната машина от аварии и
контролиране на работата й. Автоматичното регулиране понижава експлоатационните
разходи на хладилната машина, съществено подобрява условията на съхраняване на
продуктите и намалява броя на обслужващия
персонал.
Автоматичното регулиране се
извършва от специални уреди,
които реагират много бързо и по-прецизно на отклоненията от установения режим в
сравнение с човешката ръка. Автоматично действащите уреди изключват
възможността експлоатацията на хладилната машина да се извършва в интервал на нерационални
режими.
Ролята на обслужващия персонал се свежда до периодичен преглед на хладилната машина, проверка и настройка на автоматичните уреди (при изменение на регулируемите параметри) и отстраняване на появилите се дефекти.
По своето предназначение
автоматично действащите уреди на
хладилната машина се делят на две групи: регулиращи и предпазни.
Първата група включва уредите, регулиращи температурата, например на въздуха в
хладилните камери, и количеството на хладилния агент. Към втората група се
отнасят уредите, които предпазват хладилната машина от недопустимо високи или
ниски налягания в кондензатора и изпарителя или от евентуално
проникване на течен хладилен агент в смукателния тръбопровод.
Настоящата хладилна инсталация
включва в себе си следните
автоматично действащи устройства:
• Пресостати с ниско и високо налягане - служат за предпазване на компресора от прекалено ниски или прекалено високи параметри на налягането съответно пред и след компресора. Пресостатите и манонетрите са включени в комплектацията на хладилния агрегат.
• Соленоидален (магнитен)
вентил – представлява автоматизиран спирателен вентил за регулиране на
протичащия хладилен агент. Регулирането е двупозиционно – пропуска максималното
количество хладилен агент или е напълно затворен.
Този вентил се монтира на течната линия на инсталацията.
• Терморегулиращ вентил - автоматично регулира количеството хладилен агент, постъпващо в изпарителя, както и дроселиране на налягането на кондензатора (Рk) до налягането (Ро).
Количеството на хладилния агент се регулира от температурата на прегряване на парите, т.е. от разликата между температурата на прегретите пари след изпарителя и температурата на кипене в тях.
• Спомагателни елементи - филтър-дехидратор, наблюдателно стъкло и ръчни спирателни вентили.
• филтър - дехидратор - монтира се на течната линия на хладилната инсталация. Служи за премахване на влагата от хладилния агент. В противен случай тази влага замръзва и запушва проходната дюза на терморегулиращия вентил и машината започва да работи на вакуум, т.е. налягането пред компресора пада прекалено ниско. Това води до задействане на пресостат ниско налягане, който прекратява работата на хладилната машина. филтър-дехидраторът се монтира непосредствено следресивера на агрегата.
• Наблюдателно стъкло -
монтира се непосредствено след
соленоиделния вентил. Служи за индикация на количеството влага в
хладилния агент, както и за количеството на самия хладилен агент.
• Ръчни спирателни
вентили - монтират се пред филтър- дехидратора и след наблюдателното стъкло
(преди терморегулиращия вентил). Това се прави с цел при евентуална подмяна на
някои елементи по течната линия на инсталацията, както
и отстраняване на повреди по въздухоохладителя, за да не се
изпуска хладилен агент в атмосферата.
Всички описани по-горе елементи за включени в комплексните агрегати ZANOTTI.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В дипломната работа е
разгледано оформянето и планирането
на хладилен склад от дъгови конструкции. Съставена е таблица за бърз избор на
размерите на камерите в зависимост от вместимостта на хладилника в тонове. Това
дава възможност за бързо съставяне на различни конфигурации на хладилници, като
се комбинират различни модули в зависимост от изискванията на
клиента. Самите камери са със проста конструкция, ниска себестойност и
възможност за бързо изграждане. Съществено предимство е почти неограничената възможност за
разширение на хладилника. Това дава възможност на собственика постепенно да изгражда
хладилника, като капиталните вложения се разпределят
във времето. Разбира се трябва да се подчертае, че тези
конструкции са ефективни за охлаждани обеми над 150м3, при по-
малките е по-изгодно да се използват сглобяемите хладилни камери
.произведени в завод "Хебър" - Симеоновград.
Агрегатите на фирмата ZANOTTI са
много удобни за окомплектоване на тези камери със своята широка гама. Комплексните
агрегати покриват целия спектър от мощности за малки и средни по размери
хладилни складове. Лесно и бързо могат
да бъдат избрани необходимите агрегати след предварително
определяне на необходимото студопроизводство.
В дипломната работа е отделено внимание на оползотворяването на отпадната топлина на кондензация.
Икономията на горива и енергия
все повече ще става съществен проблем в наши дни. Възвращаемостта на инвестирания
капитал в една нова система, която съкращава енергийните разходи, е очевидна.
При добра икономическа оценка и оценка на техническите дадености могат да се
получат значителни икономии на пари. Разгледаните методи могат да се прилагат
във вече съществуващи хладилни уредби и това е голямо предимство. Важен елемент,
когато се прилага методът, е да се провери дали приложението на инсталацията за
регенериране на топлина няма да
влияе на правилната работа на хладилната машина. Когато този процес е нарушен,
няма смисъл от прилагането му.
ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА
1. Проектиране на хладилни инсталации - С. Дичев, С. Калев, Техника 1986 г.
2. Хладилна техника - проф. инж. Т. Тодоров, Техника 1977 г.
3. Хладилна техника - Н. Петрова, Ц. Попова, Техника 1986 г.
4. Справочник хладилна техника - С. Дичев, К. Петров, Пловдив 1994 г.
5. Справочник по отопление, вентилация и климатизация (I част), Техника 1990 г.
6. Проектирование холодильнух сооружений, легкая и нищевая промншленость 1978 г.
7. Технически каталог "Danfoss"
]]>
