Оборудование камеры охлаждения с воздушно-радиационной системой

Общее количество сопел в камере составит n_s = 12·7 = 84 шт. Площадь сечения одного сопла f_с, м², определим по формуле

 

                                                      f_с = l_s·2b₀                                                    (15)

f_с = 0,6·0,04 = 0,024 м²

 

Суммарная площадь сечения всех сопел (щелей) камеры F_щ, м², находится по формуле

 

                                                  F_щ = n_s ·f _s                                                                        (16)

                                        F_щ = 84·0,024 = 2,016 м²             

                 

Объемная  подача воздуха через щели V₀, м³/ч, определяется по формуле

 

                                             V₀ = w₀· F_щ                                                     (17)

 V₀ = 4,84·2,016 = 9,75 м³/с = 35 100 м³/ч.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Тепловой расчёт оборудования

 

Тепловую  нагрузку на холодильное оборудование камеры Q₀, кВт, определяют по уравнению

 

 

                                        Q₀ = Q₁ + Q₂ + Q₄,                                               (18)

 

где Q₁, Q₂, Q₄ – теплопритоки, соответственно, через ограждения камеры, от охлаждаемого мяса, эксплуатационные.

Теплоприток через ограждения Q₁, Вт, находится по зависимости

 

                                            Q₁ = Σk_iF_iΔt_i,                                                     (19)

 

где k_i – коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²·К);

      F_i – площадь ограждения, м²; 

     Δt_i – разность  температур  снаружи  камеры  и  внутри  охлаждаемого помещения, °С.

Считаем ,  что три боковые  стены камеры и верхнее перекрытие граничат с помещениями, температура в которых равна t_пм = – 2 °С, а одна стена является наружной, ориентированной на север. Температура наружного воздуха  t_н.в =30 °С. Пол лежит на грунте.

Коэффициент  теплопередачи   k_i, Вт/(м²·К), каждой  внутренней  стены  составляет 0,58 Вт/(м²·К), а наружной – 0,35 Вт/(м²·К) /3, с. 10/.

Теплоприток через ограждения согласно формуле (18) составит

 

Q₁ = 0,58(2·57,6 + 28,8 + 72) 4 + 0,35·28,8·34 = 844 Вт.

 

 Теплоприток  от охлаждаемого в камере мяса  Q₂, Вт, определяем по формуле

 

                                                                Q₂ = MK(h _пост– h_вып)/τ                                (20)

     

 где   h_пост, h_вып – удельная энтальпия, соответственно, поступающего на охлаждение мяса и  охлажденного мяса /3, прил. 3, с. 116/;

            K – коэффициент, учитывающий неравномерность тепловой нагрузки в процессе охлаждения мяса в камерах с периодической загрузкой; К=1,3 /5, с. 298/.

 

Q₂ = 16 000·1,3(351,4 – 245)/61 892 = 35 757 Вт.

 

Эксплуатационный  теплоприток от электродвигателей  вентиляторов  в камере холодильной  обработки Q₄, кВт, определяем по формуле

 

                                                          Q₄ = 0,1Q₂                                                            (21)

Q₄ = 0,1·35 757 = 3 575 Вт ≈ 3,57кВт

 

Тогда тепловая нагрузка на холодильное оборудование камеры согласно формуле (17) равна

 

Q₀ = 844 + 35 757 + 3 575  = 40 176 Вт ≈ 40 кВт.

 

Тепловая  нагрузка,  отводимая  межрядными  радиационными  батареями Q_б, Вт, определяется по зависимости

 

                                                 Q_б = F_бq_f                                                    (22)

 

 где  q_f –  плотность  теплового  потока  межрядных  радиационных  батарей, Вт/м² (рисунок 15).

 F_б = 150 м² (см. ниже (51)). Согласно формуле (22) тепловая  нагрузка,  отводимая  межрядными  радиационными  батареями равна

 

Q_б = 140·102 = 14 280 Вт.

 

              

 

Рисунок 15 – График зависимости плотности теплового потока межрядных радиационных батарей от скорости движения воздуха у бедренной части туши

 

Тепловая  нагрузка, приходящаяся на воздухоохладитель Q_в, Вт, определяется по формуле

 

                                            Q_в = Q₀ – Q_б                                                     (23)

Q_в = 40 176 – 14 280 = 25 896 Вт.

 

Фактический  теплоприток  от  электродвигателей  вентиляторов Q_4ф, кВт, определяем по формуле

 

                                            Q_4ф = N_вен = V₀ Δр/η_вен                                    (24)

 

 где   η_вен – КПД вентилятора; η_вен  = 0,51 /3, прил. 6, с. 120/

Δp = 151,7 (см. (37))

 

Q_4ф = 9,75⋅151,7/0,51 ≈ 2,9 кВт.

 

Эта  расчетная  величина  теплопритока  меньше,  чем  предварительно принятая (Q₄ = 3,57 кВт), на 0,67 кВт, что в суммарной тепловой нагрузке на холодильное оборудование (Q₀ = 40 кВт) не превышает 4 %. Следовательно, корректировать  площадь поверхности воздухоохладителя  в  данном  случае не требуется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Определение рабочих характеристик  аппарата

 

Теплопередающую  площадь  поверхности  воздухоохладителя F_в, м²,  рассчитывают по формуле

 

                                               F_в = Q_в/(k₀θ)                                                (25)

                    

где k₀ – коэффициент теплопередачи воздухоохладителя, Вт/(м²·К) ;                             

               θ – средний логарифмический температурный напор между воздухом, проходящим через воздухоохладитель, и кипящим хладагентом, К.

 

F_в = 25 896/(10·13) = 199,2 м². 

 

Принимаем,  что  в  камере  установлен  односекционный  воздухоохладитель индивидуального изготовления из оребренных труб диаметром d_н = 32 мм. Оребрение труб выполнено спиральной лентой толщиной δ_р = 1 мм и высотой  h = 30 мм при шаге  оребрения t_р = 20 мм. Погонная площадь поверхности  теплообмена  такой  оребренной  трубы  составляет f_тр = 0,69  м²/м . Тогда длина труб в секции воздухоохладителя L_тр, м, определяем по формуле

 

                                                L_тр = F_в/f_тр                                             (26)

L_тр = 199,2/0,69 = 288,69 м.

 

Секция  воздухоохладителя компонуется из отрезков, соединенных калачами труб . Так как принято семь рядов сопел с размером между рядами 0,9 м, то расстояние между крайними рядами сопел в   камере  составит (7–1) 0,9 = 5,4 м. Задаемся длиной отрезка трубы таким образом, чтобы она была несколько больше расстояния между крайними рядами сопел. Тогда длина отрезка трубы  l_тр = 5,4 + +2·0,05 = 5,5 м. Общее количество отрезков труб в секции воздухоохладителя  n_тр, шт, находится по формуле

 

                                                n_тр = L_тр/l_тр                                                 (27)

n_тр = 288,69/5,5 = 52,49 шт.   

                    

Примем n_тр = 53 шт.

Конструктивные  размеры  секции  воздухоохладителя  зависят  от  площади поверхности живого сечения канала, где размещаются трубы, из которых выполнен воздухоохладитель. Площадь живого сечения канала определяют по формуле S_к, м², находим по формуле

 

                                                S_к = V₀/w_н                                             (28)

                      

где w_н – скорость набегающего потока (скорость потока в канале при отсутствии труб), обычно принимаемая в интервале 2...3 м/с /3, с. 12/.

V₀ – см. ниже с. 31.

 

S_к = 9,75/2,5 = 3,9 м².       

 

Длину канала L_к, м, определяем по формуле

 

                                                         L_к = l_тр + 2l₃₁                                           (29)

 

 где l₃₁ – зазор между трубами секции и торцевыми стенками канала, м,       l₃₁= 0,075 м.

 

L_к = 5,5 + 2·0,075 = 5,65 м,

 

Ширину канала B_к, м, поформуле

 

                                                      B_к = S_к/L_к                                           (30)

B_к = 3,9/5,65 = 0,69 м.

                         

Количество  рядов труб n_ш, которое можно разместить на этой ширине канала находим по формуле

 

                                                 n_ш = B_к/s₁ – 1                                              (31)

                      

 где s₁ – расстояние между осями труб по ширине канала, м, конструктивно принимаем s₁ = 0,105 м.

 

 n_ш = 0,69/0,105 – 1 ≈ 6.

 

Уточняем  ширину канала B_к, м, по формуле

 

                                            B_к = s₁(n_ш  – 1) + d_н + 2h + 2l₃₂                             (32)

 

где d_н=32 – наружный диаметр трубы, мм; 

       h – высота ребра, мм;

        l₃₂ – зазор между ребрами труб и стенками канала, мм, принимаем l₃₂ = =10 мм. Уточненная ширина канала согласно формуле (32) равна

 

B_к = 105(6 – 1) + 32 + 2·30 + 2·10 = 637 мм.

 

Уточненная  площадь живого сечения канала  S_к, м², по формуле

                        

                                                       S_к  = L_кB_к                                                                                 (33)

  S_к = 5,65·637 = 3,59 м².          

                  

Действительную скорость набегающего потока w_н.д, м/с, определяем по формуле

 

                                                     w_н.д = V_о/S_к                                            (34)

w_н.д = 9,75/3,59 = 2,71 м/с.

                             

Длину труб в одном горизонтальном ряду секции воздухоохладителя L_тр.с, м, определяем по формуле

 

                                                     L_тр.с  = n_шl_тр                                             (35)

L_тр.с = 6·5,5 = 33 м. 

 

Количество  рядов труб по высоте воздухоохладителя  n_в, шт, определяем по формуле

 

                                               n_в = L_тр/L_тр.с =   n_тр/n_ш                                        (36)

n_в = 51/6 = 8,5 ≈ 9шт. 

 

Высоту секции из оребренных труб H_с, мм, определяем по формуле

 

                                              H_с = s₂(n_в  – 1) + d_н + 2h                                (37)

 

где s₂ – расстояние  между осями труб по высоте секции, м, принимаем s₂ = = 0,115 м.

 

H_с = 0,115(8 – 1) + 32 + 2·30 = 1,902 мм.

 

Потеря     напора,   развиваемого    вентиляторами   воздухоохладителей,

складывается  из статического напора перед соплами  Δp_с, потерь напора в батарее воздухоохладителя Δp_в, потерь  напора на входе в воздухоохладитель Δp_вх, потерь напора на выходе воздуха из вентиляторов  в канал над ложным потолком  Δp_вых,  потерь  напора  на  четырех поворотах потока  воздуха Δp_п, потерь напора на трение при движении воздуха в канале над ложным потолком Δp_тр.

 Потерю  напора,  развиваемого  вентиляторами воздухоохладителей Δp, Па, определяем по формуле

 

                                   Δp = Δp_с + Δp_в + Δp_вх + Δp_вых + Δp_п + Δp_тр.             (38)

 

Статический напор перед плоскими (щелевыми) соплами Δp_с, Па, определяем по формуле

 

                                                      Δp_с = ρ_вw₀²/(2

₀²)                                      (39)

 

            

 где  ₀ — коэффициент скорости истечения воздуха из плоского сопла.