Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Розрахунок теплоприпливів в холодильник



Завданням калоричного розрахунку в загальному випадку є визначення сумарного теплоприпливу в його приміщення з тим, щоб, використовуючи цю величину, підібрати необхідне холодильне устаткування.

Сумарний теплоприплив на холодильнику складається з теплоприпливу в камери зберігання і в камеру охолоджування вантажів. Теплоприплив в камеру зберігання холодильника Q' визначають приблизно, за укрупненими показниками, відповідно до формули

, Вт, (4)

де qF – питомий теплоприплив, віднесений до 1 м2 площі камери. Для камер зберігання охолоджених вантажів в [5, с. 151] рекомендується приймати qF = 50...80 Вт/м2;

Fбуд – будівельна площа камер схову.

Окрім цього, деяку кількість холоду Q'' необхідно передбачити для потреб камери охолоджування вантажу. Калоричний розрахунок теплоприпливів в камеру охолоджування вантажів проводять в повному об'ємі. З цією метою визначають її основні розміри.

 

а
Камера охолодження
Камера зберігання

 

Рис. 1 – План холодильника

 

Площу камери охолоджування визначають за формулами (1) – (3), а лінійні розміри стін а і b – розраховують, виходячи з величини Fбуд. При цьому бажано величину а задати кратною 6 метрам, оскільки опорні колони в камерах проектують уздовж капітальних стін.

Величину Q'' визначають за наступною схемою:

, Вт,

де Q1 - теплоприпливи через огорожі камери;

Q2 - теплоприпливи від вантажу;

Q3 - теплоприпливи, пов'язані з вентиляцією камери охолоджування;

Q4 - експлуатаційні теплоприпливи.

Теплоприплив через огорожі визначають як суму теплоприпливів через стіни, перегородки, стелю та підлогу. Ці теплоприпливи викликані наявністю різниці температур зовні огорожі і усередині камери ( ), а також наявністю сонячної радіації ( ). Кожен з цих доданків визначають за формулою

, Вт

де Кд - дійсний коефіцієнт теплопередачі через огорожу, визначений за вибраною товщиною теплоізоляції;

F - поверхня огорожі;

tн – температура зовні огорожі;

tв – температура усередині камери, приймається рівною tван.

Величини F легко визначити, знаючи розміри камери охолоджування, а різницю (tнtв) – за температурою зовнішнього повітря і відомій температурі tван. При цьому, якщо приміщення граничить з іншим приміщенням, температура в якому відома, то за температуру tн приймають температуру даного приміщення. Для зручності в розрахунках можна прийняти, що підлога холодильника розташована на ґрунті і забезпечена пристроєм для підігріву ґрунту. В цьому випадку рекомендується прийняти tн = 3 °С і теплоприплив через підлогу не враховувати взагалі.

Дещо складніше визначити величину Кд. Початковими даними до розрахунку Кд повинні бути матеріал теплоізоляції і його характеристики, конструкція огорожі (вона, як правило, багатошарова) і середньорічна температура зовнішнього повітря в районі, де розташований холодильник. Методика визначення Кд наведена в [1, с. 420-424; 6, с. 52-54; 7, с. 95-97].

Постанова завдання при цьому наступна: яку товщину ізоляції обраного типу необхідно передбачити на кожній огорожі камери, якщо відома будівельна конструкція огорож. Товщина теплоізоляційного шару огорож холодильника повинна бути розрахована з використанням нормативних значень коефіцієнтів теплопередачі, установлених СН і П 11-105-74 «Холодильники. Норми проектування». Потрібні в розрахунку нормативні значення коефіцієнтів теплопередачі для зовнішніх стін і безгорищних покриттів холодильників наведені в табл. 2. Їх слід вибрати залежно від середньорічної температури зовнішнього повітря t і температури повітря усередині камери. При користуванні табл. 2 можна умовно прийняти, що t нижче tн.в на 25 °С.

 

Таблиця 2

 

Середньорічна температура зовнішнього повітря, t, °С Нормативний коефіцієнт теплопередачі при температурі усередині камери К, Вт/м2×К
–20 –15...–10 –4
0 і нижче 1...8 9 і вище 0,26/0,24 0,23/0,22 0,21/0,2 0,33/0,3 0,26/0,27 0,23/0,23 0,47/0,4 0,35/0,33 0,28/0,26 0,52/0,44 0,4/0,37 0,3/0,29 0,58/0,47 0,44/0,42 0,35/0,33

 

Примітка. У чисельнику наведене значення коефіцієнта теплопередачі для зовнішніх стін, в знаменнику – для безгорищних перекриттів.

 

Як приклад розглянемо рішення задачі подібного типу, наведене в [6, с. 54]: «Визначити товщину ізоляційного шару зовнішньої стіни камери зберігання морожених вантажів холодильника (tв = –20 °С), розташованого в м. Грозному».

Конструкція зовнішньої стіни холодильника типова (рис. 2б): цегляна кладка в півтори цеглини dк = 380 мм, покрита з двох сторін цементною штукатуркою dшт = 20 мм.

Пароізоляція складається з шару гідроізолу товщиною dп = 4 мм. Як теплоізоляція застосовані плити з пінопласту полістерольного за ГОСТ 15588-70 завтовшки dиз. Обробний шар – штукатурка цементно-вапняна по сітці (у розрахунку для спрощення будуть прийняті 3 шари штукатурки завтовшки 20 мм кожен).

 

Рис. 2. Конструкція ізольованої підлоги (а) і зовнішньої стіни холодильника (б): а – підлога на сухому піщаному ґрунті: 1 – асфальтобетон; 2 – бетон і армований бетон; 3 – гідроізоляція; 4 – шлакобетон; 5 – шлак; б – зовнішня стіна низькотемпературної камери: 1 – штукатурка; 2 – цегляна кладка, 3 – пароізоляція; 4 – теплоізоляція; 5 – обробний шар штукатурки.  

 

Рішення задачі починають з визначення за довідковою літературою середньорічної температури. У місті Грозному ця температура дорівнює 10,1 °С. Коефіцієнт теплопередачі для камер зберігання морожених вантажів з температурою –20 °С визначають за табл. 2 – К = 0,21 Вт/(м2×К).

Стосовно даної стіни можна записати наступний вираз для коефіцієнта теплопередачі:

, . (7)

де aн та aв – коефіцієнти тепловіддачі зовнішнього повітря до стіни і від внутрішньої поверхні стіни до повітря камери, відповідно. Ці величини, в принципі, змінні, але для камер зберігання (охолоджування) холодильників можуть бути прийняті з літератури [6, с.54, або 1, с.423]:

aн = 20...26 Вт/(м2×К), aв = 6...9 Вт/(м2×К);

d – товщина відповідних шарів стінки, м;

l – їх коефіцієнти теплопроводності, Вт/(м×К).

У табл. 3 наведені значення l найбільш широко вживаних будівельних і ізоляційних матеріалів.

З рівняння (7) розрахункова товщина шару теплоізоляції визначиться так:

м. (8)

Округляючи цю величину і приймаючи товщину ізоляційного шару 200 мм (4 шари стандартних плит по 50 мм або подвійний шар по 100 мм), можна визначити дійсний коефіцієнт теплопередачі Кд, розрахований за наведеною вище формулою (7). Тут треба підставити прийняту стандартну товщину ізоляції dиз = 200 мм.

.

 

Таблиця 3

 

Матеріал l, Вт/(м×К) Матеріал l, Вт/(м×К)
1. Будівельні матеріали 2. Теплоізоляційні матеріали
Азбестоцементні Пінопласт ПСВ-С 0,047
Листи 0,3 Пінопласт поліуретановий ПУ-101 0,041
Бетон 1,0...1,4 Пінопласт ПХВ-1 0,03
Залізобетон 1,4...1,6 Пінопласт ПХВ-2 0,047
Цеглина 0,82 Мінераловата 0,08...0,093
Ракушняк 0,46...0,7 Пінобетон 0,15
Штукатурка цементна 0,88...0,93 Гравій керамзитовий 0,17...0,23
Грунт 1,16 Шлак 0,19...0,25
Шлакобетон 0,46...0,7 Бітум нафтовий 0,18
    Пергамін, рубероїд 0,14...0,18
    Гідроізол 0,29...0,35

 

За аналогічною схемою необхідно розрахувати товщину шару теплоізоляції зовнішньої стіни камери охолоджування. При цьому конструкцію стінки вибрати самостійно, а відповідні значення l – з табл. 3.

В принципі значення Кд для кожного типу огорожі камери повинні бути різними (для внутрішніх перегородок і перекриттів він істотно більший, ніж для зовнішніх огорож, оскільки значно вища температура зовні таких огорож).

Нормативний коефіцієнт теплопередачі перегородки, яка відокремлює камеру охолоджування від неохолоджуваного коридора, прийняти рівним 0,4...0,5 Вт/(м2×К), і внутрішньої стіни, що відокремлює камеру зберігання, 0,52 Вт/(м2×К). При одноповерховому холодильнику Кд для покрівлі можна прийняти рівним нормативному коефіцієнту теплопередачі з табл. 2.

Визначаючи за формулою (6) теплоприплив через кожну з шести огорож камери і, склавши їх, отримаємо величину .

Методика визначення теплоприпливів від сонячної радіації припускає також використання формули (6) для визначення теплоприпливу через кожну огорожу, що піддається сонячному опромінюванню. При вибраному в розрахунку плані камери охолоджування і орієнтування її щодо сторін світа, дії сонячної радіації можуть піддаватися дві зовнішні стіни камери, а якщо камера розташована на верхньому поверсі – і покрівля. Умовно передбачається, що дія сонячної радіації створює додаткову різницю температур зовні і усередині приміщення Dtc.p. Таким чином, за формулою (6) підраховують теплоприплив через кожну огорожу, що піддається дії сонячного випромінювання. Величина Dtc.p залежить від місця розташування холодильника (географічної широти), характеру поверхні і орієнтування її по сторонах світа. Надмірна різниця температур плоскої покрівлі залежить тільки від тону забарвлення і не залежить від орієнтування і широти. Для плоских покрівель темних тонів в [6, с. 61] рекомендується Dtc.p = 17,7 °С, а при забарвленні світлими тонами Dtc.p = 14,9 °С.

Надмірну різницю температур зовнішніх стін можна прийняти за табл. 4.

 

Таблиця 4

 

Стіна Південна сторона Західна сторона Східна сторона
Бетонна 8,0 11,7 9,5
Цегляна 9,1 13,2 11,0
Побілена вапном 4,9 7,2 6,0
Покрита темною штукатуркою 7,1 10,2 8,5

 

При розрахунках зазвичай враховують теплоприплив від сонячної радіації через покрівлю і одну із стін (зазвичай найбільшу). Сума цих величин і складає . Розрахунок теплоприпливів необхідно виконувати по кожній огорожі. Окремо враховують і теплоприплив від сонячної радіації. Результати вносять до таблиці за формою:

 

 

Огорожі Кд, Вт/(м2×К) F, м2 tнtв, град Q, Вт
...          
  Разом Q        

 

Теплоприпливи, пов'язані з охолоджуванням вантажу в камері охолоджування Q2, можна визначити за формулою

, Вт, (9)

де Gc – добове знаходження вантажу до камери охолоджування, який згідно завданню складає 10 % місткості холодильника, т/добу;

iн – ентальпія продукту, що поступає, кДж/кг;

iк – ентальпія замороженого продукту, кДж/кг;

t – тривалість охолоджування вантажу, час.

Значення ентальпії залежно від температури вантажів, передбачених всіма варіантами завдання, наведені в табл. 5.

 

Таблиця 5

 

Продукти Питома ентальпія продуктів (кДж/кг) при температурі продукту t, °С
–15 –10 –5
Птиця 10,0 30,2 57,3 232,2 238,2 245,5 296,8
Баранина 12,6 29,8 55,6 236,3 286,7 301,8
Субпродукти 13,8 33,2 62,8 268,3 274,3 330,6
Риба 14,3 33,6 64,0 255,8 272,9 353,3
Масло 10,1 23,6 40,6 101,4 106,5 182,8 204,2 221,4 263,6
Молоко 14,3 32,7 62,8 317,8 326,8 334,4
Сир 26,8 53,2 85,9 299,1 305,5 369,4 387,2 404,7    
Яблука 17,2 38,5 82,9 271,7 286,7 346,5 365,6 384,8
Виноград 20,6 49,8 116,0 235,8 242,9 250,2 325,6 324,4 360,5

 

Теплоприплив від зовнішнього повітря при вентиляції приміщення обчислюють за формулою

, Вт,

де а – кратність повітрообміну в камері, тобто величина, вказуюча, скільки разів протягом доби повітря видаляють з камери і заповнюють зовнішнім повітрям, і залежна від типу камери і виду вантажу, розміщеного в ній; для птиці, риби, м'яса, субпродуктів прийняти а = 1, для сиру, масла, молока а = 2, для винограду а = 3, для яблук а = 4;

V - об'єм вентильованого приміщення, м3;

r - щільність зовнішнього повітря, кг/м3;

iз - ентальпія зовнішнього повітря, кДж/кг;

iв - ентальпія повітря в камері, кДж/кг.

Значення iз та iв знаходять за i, d-діаграмою вологого повітря залежно від температури і відносної вологості зовнішнього повітря.

У табл. 6 наведені значення ентальпії вологого повітря і значення r залежно від температури, які умовно можна використовувати при розрахунку Q3.

 

Таблиця 6

 

t, °С –1 +1 +2 +4 +20 +25 +30 +35 +40
Ентальпія повітря, кДж/кг –1 4,2 46,6 66,1 82,6 93,2 99,0
r, кг/м3           1,29 1,26 1,23 1,21 1,19

 

При експлуатації камери охолоджування обов'язково виникає ряд теплоприпливів Q4, пов'язаних з наявністю електричного освітлення в камері, роботою електродвигунів і так далі. Як правило, вони невеликі і при достатній конкретизації початкових даних можуть бути точно розраховані [6, с. 65-67]. Проте у багатьох випадках, особливо при учбовому проектуванні, має сенс визначити Q4 як деяку частину (Q1 + Q3):

, Вт.

Теплове навантаження на камерне устаткування (батареї, повітроохолоджувачі) визначають як суму всіх теплоприпливів в дану камеру. Теплове навантаження на компресор (його холодопродуктивність) розраховують за формулою (6), с. 69-71

, Вт, (12)

де Qсум – сумарне навантаження на компресор, враховуюче теплоприпливи, в камери схову холодильника Q' і сумарну потребу в холоді камери охолоджування вантажу Q'':

, Вт.

k - коефіцієнт, що враховує втрати холоду в трубопроводах і апаратах холодильної установки (для камери охолоджування з безпосереднім кипінням агента в батареях k = 1,05...1,07);

b - коефіцієнт робочого часу (у крупних холодильниках b = 0,9; у малих – 0,7).

Таким чином, величина Q0 є результатом калоричного розрахунку потреб холода всього холодильника, яка і буде використана надалі при підборі холодильного устаткування компресорного цеху.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.