Теплотехнический расчет холодильной камеры

Исходные данные к расчету

 

Таблица 1 – Вариант задания №_______

1. Наименование продукта
2. Масса хранимого продукта G, т
3. Температура продукта начальная tпр (1), 0С	Лето - +18C, Осень- +9С, Зима - +5С
4. Температура продукта конечная tпр (2), 0С
5. Время охлаждение продукта , сутки
6. Высота штабеля продукта hгр, м
7. Высота камеры hкам, м
8. Месторасположение холодильника (город)
9. Тип используемого испарителя
10. Охлаждение конденсатора
11. Холодильный агент

 

Параметры окружающей среды (принимаются по таблице СНИП – Строительная климатология)

 

Месторасположение холодильника (город)	Температура воздуха, С	Относительная влажность, %
Лето
Весна/Осень
Зима

 

 

 

Теплотехнический расчет холодильной камеры

Размеры холодильной камеры определяются ее строительной площадью F_стр, м², рассчитываемой по формуле

 

где Е – масса хранимого продукта, т;

– норма загрузки продуктом, т/м³;

h_гр – высота штабеля продукта, м;

– коэффициент использования строительной площади

камеры под штабель.

Значения Е, h_гр принимаются по заданию. = 0,4; = 0,75.

 

= 57/0,75∙4,9∙0,4 = 35,85 м²

 

Размеры камеры в плане определяются по формуле

 

где l_к – длина камеры, м;

b_к – ширина камеры, м.

Ширина камеры b_к принимается кратной 6м, т.е. может быть 6, 12, 18 метров. Длина камеры l_к рассчитывается и округляется до ближайших больших целых значений, после чего уточняется значение строительной площади F^*_стр.

 

Принимаем ширину камеры равной b_к = 6м, тогда длина камеры будет равна

 

l_к = F_стр/ b_к = 35,85/6 = 5,975 м

Принимаем l_к =6 м.

Уточняем значение строительной площади F_стр:

 

F_стр= l_к ∙ b_к=6∙6=36 м

 

После определения размеров камеры приступаем к теплотехническому расчету, цель которого определить максимальную тепловую нагрузку на испарители холодильной машины.

Холодильное оборудование должно быть выбрано так, чтобы отвод тепла был обеспечен при самых неблагоприятных условиях: летние температуры окружающего воздуха и полная загрузка камеры продуктом.

Количество тепла, проникающего в холодильную камеру извне и возникающее в камере Q_кам, Вт, складывается из следующих составляющих

 

Q_кам = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄

 

где Q₁ - теплоприток через ограждающие строительные конструкции камеры, Вт;

Q₂ - теплоприток от поступающих продуктов и тары, Вт;

Q₃ - теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры, Вт;

Q₄ - теплоприток от эксплуатации камеры, Вт;

Ограждающими строительными конструкциями камеры являются стены, покрытие и пол. Соответственно теплоприток Q₁, Вт, является суммой следующих слагаемых

 

Q₁ = Q_1т + Q_1c + Q_1п

 

где Q_1т – теплоприток, поступающий от окружающего воздуха через стены и кровлю, Вт;

Q_1с – теплоприток, поступающий из-за облучения кровли солнцем, Вт;

Q_1п – теплоприток, поступающий от грунта через пол, Вт.

Тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и кровлю Q_1т, Вт, рассчитывается по формуле

 

Q

 

где - нормативный коэффициент теплопередачи ограждений

камеры, Вт/(м^{2 0}С);

- площадь поверхности стен и кровли, м²;

- температура воздуха снаружи ограждения, ⁰С;

- температура воздуха в камере, ⁰С.

= ; k_н = 0,32 Вт/м^{2 0}С

 

Тепловой поток от облучения кровли солнцем , Вт, определяют по формуле

 

Q

где F_П – площадь кровли, облучаемая солнцем, м²;

- избыточная разность температур, обусловленная солнечной

радиацией ⁰С.

F_п = F_стр; = 10 ⁰С.

 

Количество теплопритоков, поступающих в камеру через полы от грунта Q_1П, Вт, определяем по формуле

 

Q

где – условный коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м^{2 0}С);

температура грунта, ⁰С.

k_усл = 0,29 Вт/(м^{2 0}С). t_гр = 3 ⁰С.

 

 

Теплоприток от поступающих в камеру продуктов и тары Q₂, Вт, определяется по формуле

 

Q₂ = Q_2пр + Q_2т

 

где Q_2пр – теплота от продукта, Вт;

Q_2т – теплота от тары, Вт.

Количество теплопритоков, поступающих от продуктов Q_2п, Вт, рассчитывают по формуле

 

Q

где G_пр – масса продукта, т;

с_пр – удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг ⁰С);

- время охлаждения продукта, час.

 

Количество поступающей с тарой теплоты Q_2т, Вт, находят по формуле

Q

где G_т – масса тары, поступающей с продуктом, т;

с_т – удельная теплоемкость тары, Дж/(кг ⁰С).

G_т = 0,2G_пр; с_т = 2500 Дж/кг.

 

 

Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры , Вт, рассчитывается по формуле

где V_кам – объем камеры, м³;

плотность воздуха в камере, кг/м³;

– кратность воздухообмена в сутки;

удельная энтальпия наружного воздуха, кДж/кг;

удельная энтальпия воздуха камеры, кДж/кг.

кг/м³; .

 

Эксплуатационные теплопритоки возникают вследствие пребывания в холодильных камерах людей, работы электродвигателей, открывания дверей. Значение , Вт, принимают как долю в зависимости от теплопритоков через ограждения

Q₄ = 0,2Q_1.

 

Это количество теплоты должны отводить испарители холодильной машины, чтобы обеспечить требуемую температуру воздуха в холодильной камере.

 

Таблица 2 – Параметры наружного воздуха.

Время года	Максимальная температура воздуха, tн, оС.	Максимальная относительная влажность, φ, %.	Удельная энтальпия наружного воздуха,iн, кДж/кг (Определяется по J-d- диаграмме)
лето
зима	2,5
осень/ весна

 

Таблица 3 – Теплопритоки холодильной камеры.

Время года	Теплопритоки, Вт.
Q1т	Q1с	Q1п	Q2пр	Q2т	Q3	Q4	∑Qкам
лето
зима
осень/ весна