|
Наименование
продукта
|
Максимум
выработки в сутки, К, кг/сут
|
Продолжи -
тельность хранения, П сут.
|
Масса нетто
одного места, М кг
|
Температу - ра
хранения,°С
|
Вид тары и ее
размеры, мм
|
|
Сметана 10%
жирности
|
42000
|
3
|
24
|
+3 С
|
Полиэтиленовые
пакеты 1,0 л, в пластмассовых ящиках 530*350*270
|
|
Творог нежирный
|
12000
|
2
|
18
|
0 С
|
Полимерная
корзина 540*450*100
|
1.
Ориентировочный продуктовый расчет
Схема переработки молока
Расчет количества вырабатываемой сметаны:
Нормы расхода молока рассчитаны по формулам;
где Р - норма расхода молота на выработку одной тонны сметаны, кг;
- масса молока, кг; ЖСМ - массовая доля жира в сметане,
%
ЖО - массовая доля жира в обезжиренном молоке, %
Жм - массовая доля тара в цельном молоке, %;
П - предельно допустимые потери, %.
При расчете норм расхода молока на выработку одной тонны сметаны
10 % -ой жирности приняты следующие показатели:
массовая доля жира в сметане - 10,0 %;
массовая доля жира в обезжиренном молоке - 0,05 %;
предельно допустимые потери - 0,8 %.
Расчет для творога, вырабатываемого раздельным способом в
творогоизготовителях ТИ-1000
Метод расчета - по нормам расхода сырья и (формулам жиробаланса с
учетом предельно допустимых потерь).
Масса молока на сепарирование:
КП - коэффициент потерь обезжиренного молока на
сепарирование, 1,004.
5 -
норма расхода обезжиренного молока на выработку нежирного творога (принимается
в зависимости от массовой доли белка в обезжиренном молоке N=7416)
Температура хранения продукта выбирается по таблице.
Предприятие расположено в южной зоне.
Для обеспечения температурных режимов хранения продуктов
необходимы две холодильные камеры. Одна для сметаны с температурой 3 0С,
а вторая для творога с температурой воздуха 0°С.
Определим укладочную массу для сметаны:
холодильное оборудование молочная промышленность
где М - масса нетто одного места;
К - количество рядов по высоте; К = 5- площадь одного места;
=530 (270 + 100) 10-6 =0,21м2
Укладочная масса для творога соответственно:
=540 (100 + 100) 10-6 =0,1м2
Площадь камеры для сметаны:
где Кп - равно суммарному суточному поступлению
сметаны, кг/сут;
П - продолжительность хранения, сут;
Ки - коэффициент полезного использования площади пола,
К = 0,8.
Аналогично рассчитывают площадь камеры для хранения творога:
Ряс.1 План расположения а) пластмассовых ящиков, коробок в
холодильной камере с каналом для циркуляции воздуха
Рис.2 Схема расположения холодильных камер.
а) камера для сметаны б) камера для творога
Площадь камеры для сметаны в соответствии с сеткой колонн
(расстояние между колоннами 6 метров) принимаем 18 х 12 = 216 м2.
Камера для творога, площадь составляет 12 х 6 = 36 м2.
Здание одноэтажное, высота помещений 4,8 м. Потолок без чердака. Температура
почвы у стен подвала для южной зоны t = 23°C
Температура воздуха вокруг ограждений камер показана на
рис.4.2
Элементы строительных конструкций представлен на рис.3
Рис.3 Конструкция
а) наружных 1,2,3,7; б) внутренних 4, 8, 9,10 стен
холодильной камер
- штукатурка, толщина штукатурки δ1 = 0,015 м. удельная теплопроводность штукатурки λш = 0,9 Вт/ (м К);
- кирпичная кладка а) δ2 = 0,51 м, λк =0,82Вт/ (м К);
б) δ2 = 0,38 м, λ =0,82 Вт/ (м К);
- пароизоляцня (битум) δ3 = 0,003 м, λб = 0,3 Вт/ (м К);
- тепловая изоляция, торфоплиты λи = 0,08 Вт/ (м К).
Температуру камер и смежных помещений, а также толщину
кирпичной кладки для каждого ограждения занесем в таблицу
Таблица 2
Исходные данные для расчета тепловой изоляции
|
Исходные данные
|
Камера для
молока и кефира
|
Камера для
масла
|
|
Стены
|
Пол
|
Потолок
|
Стены
|
Пол
|
Потолок
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
|
tk°С
|
3
|
3
|
3
|
3
|
3
|
3
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
tу°С
|
32
|
32
|
32
|
28
|
23
|
32
|
32
|
28
|
28
|
28
|
23
|
32
|
|
δ м
|
0,51
|
0,51
|
0,51
|
0,38
|
-
|
-
|
0,51
|
0,38
|
0,38
|
0,38
|
-
|
-
|
|
αн Вт/ (м2К)
|
23,2
|
23,2
|
23,2
|
8,12
|
-
|
23,2
|
23,2
|
8,12
|
8,12
|
8,12
|
-
|
23,2
|
|
αК Вт/ (м2К)
|
8,12
|
8,12
|
8,12
|
8,12
|
7
|
7
|
8,12
|
8,12
|
8,12
|
8,12
|
7
|
7
|
Оптимальный коэффициент теплопередачи К; для стены 1, (рис.2)
где tу tк - температура воздуха с обеих
сторон ограждения,°С.
Такое же значение оптимального коэффициента теплопередачи у стен
2, 3 и потолка камеры цельномолочной продукции I. Ко1= К02=
К03= Коб,.
Коэффициент теплоотдачи для 1-й стенки с наружной стороны
αн = 23,2 Вт/ (м2 К), со стороны камеры α= 8,12 Вт/ (м2 К),
В качестве изоляционного материала возьмем торфоплиты на битумной
связке, теплопроводность торфоплит λ=0,08 Вт/ (мК)
Оптимальная толщина тепловой изоляции 1-й стенки
Стандартная толщина торфоплит δ= 0,05 м Для изоляции необходимо брать не
менее 2 слоев изоляционных плит, поэтому возьмем 2 слоя торфоплит δ= 0,1 м. Следовательно ориентировочная
конструкция наружных стен представленных на рис.3 соответствует расчетной.
Такая же фактическая толщина изоляции у стен 2 и 3 Фактический коэффициент
теплопередачи будет отличаться от оптимального, т.к. действительная толщина
изоляции не равна оптимальной.
Рис.4 Конструкция кровли
где 1 - кровельный рулонный ковер δ1= 0,012 м, λк=0,3 Вт/ (м К);
- бетонная стяжка δ2= = 0,04 м, λб=1,3 Вт/ (м К);
- изолящи, пенопластовые плиты ПСБ - С λи=0,047 Вт (м К);
- железобетонная плита δ3= 0,22 м, λжб=1,5 Вт (м К).
Покрытие холодильной камеры бесчердачное. Несущим конструктивным
элементом является железобетонная плита толщиной 220 мм. В качестве
теплоизоляционного материала возьмем пенопластовые плиты.
Изоляционный материал стелется на железобетонные плиты со стороны
более теплого воздуха, поэтому для избежания увлажнения изоляции используют
гидроизоляцию.
В качестве гидроизоляции используют кровельный рулонный ковер.
Ориентировочная конструкция кровли представлена на рис.4
Оптимальный коэффициент теплопередачи потолка такой же как у стен
1, 2, 3.
Коб=Ко1 =0,54 Вт / (м2 К).
Оптимальная толщина тепловой изоляции потолка 6.
Стандартная толщина пенопластовых плит δ = 0,05 м. Для изоляции потолка возьмем 2
слоя пенопластовых плит δ= 0,05*2
=0,1 м. фактический коэффициент теплопередачи будет отличаться от оптимального,
т.к. действительная толщина изоляции не равна оптимальной.
Конструкция пола холодильных камер представлена на рис.5
Рис.5 Пол холодильных камер.
где 1 - асфальт δ1= 0,04 м, λа=0,08 Вт/ (м К)
- бетонная стяжка δ1= 0,12 м, λб= 1,2 Вт/ (м К)
- гидроизоляция δ1= 0,012 м, λг=0,3 Вт/ (м К)
- засыпная теплоизоляция (гранулированный шлак) λш=0,19 Вт/ (м К)
- уплотненный грунт.
Оптимальная толщина изоляции пола 5.
Фактический коэффициент теплопередачи равен оптимальному т.к.
фактическая толщина засыпаемого шлака не лимитирована как у плиточной
термоизоляции, а берется равной оптимальной.
Все исходные и расчетные величины сведем в таблицу.
Таблица 3
Результаты расчета фактического коэффициента теплопередачи
|
Назначение
камер
|
Виды ограждений
|
Номер
ограждения
|
tн °С
|
tк °С
|
Ко Вт/м2К
|
αн Вт/м2К
|
αк Вт/м2К
|
δо Вт/м2К
|
Кф Вт/м2К
|
|
Камера для
сметаны
|
Стены
|
1
|
32
|
3
|
0,54
|
23,2
|
8,12
|
0,08
|
0,47
|
|
|
2
|
32
|
3
|
0,54
|
23,2
|
8,12
|
0,08
|
0,47
|
|
|
3
|
32
|
3
|
0,54
|
23,2
|
8,12
|
0,08
|
0,47
|
|
|
4
|
28
|
3
|
0,53
|
8,12
|
8,12
|
0,07
|
0,49
|
|
Пол
|
5
|
23
|
3
|
0,67
|
-
|
7
|
0,13
|
0,67
|
|
Потолок
|
6
|
32
|
3
|
0,54
|
23,2
|
7
|
0,067
|
0,39
|
|
Камера для
творога
|
Стены
|
7
|
32
|
0
|
0,48
|
23,2
|
8,12
|
0,098
|
0,47
|
|
|
8
|
28
|
0
|
0,51
|
8,12
|
8,12
|
0,095
|
0,49
|
|
|
9
|
28
|
0
|
0,51
|
8,12
|
8,12
|
0,095
|
0,49
|
|
|
10
|
28
|
0
|
0,51
|
8,12
|
8,13
|
0,095
|
0,49
|
|
Пол
|
11
|
23
|
0
|
0,54
|
-
|
7
|
0, 19
|
0,57
|
|
Потолок
|
12
|
32
|
0
|
0,48
|
23,2
|
7
|
0,08
|
0,37
|
Определим потери холода через ограждения.
где F - площадь n ограждения каждой отдельной стены, пола и
потолка, м2;
Кф - коэффициент теплопередачи через n-е ограждение,
Вт/м2 К;н - температура наружною (по отношению к камере)
воздуха со стороны п - го ограждения,°С;к - температура воздуха в
камере,°С.
Суммарные потери холода через ограждения камеры
Таблица 4
|
№
|
n
|
F м2
|
Кф
Вт/м2К
|
tн-tк
оС
|
qn Вт
|
Q1
Вт
|
|
Камера 1
|
1
|
57,6
|
0,47
|
29
|
785
|
9137
|
|
2
|
86,4
|
0,47
|
29
|
1177
|
|
|
3
|
57,6
|
0,47
|
29
|
785
|
|
|
4
|
86,4
|
0,49
|
25
|
1058
|
|
|
5
|
216
|
0,67
|
20
|
2890
|
|
|
6
|
216
|
0,39
|
29
|
2442
|
|
|
Камера 2
|
7
|
28,8
|
0,47
|
32
|
433
|
4162
|
|
8
|
57,6
|
0,49
|
28
|
790
|
|
|
9
|
28,8
|
0,49
|
28
|
395
|
|
|
10
|
57,6
|
0,49
|
28
|
790
|
|
|
11
|
72
|
0,57
|
22
|
902
|
|
|
12
|
72
|
0,37
|
32
|
852
|
|
Определим расход холода на охлаждение каждого продукта вес
исходные данные результата расчета сведем в таблицу 5
н iк
- начальное теплосодержание продукта при температуре поступления в камеру,
Дж/кг;к - конечное теплосодержание продукта при температуре камеры,
кДж кг,
К - количество продукт, поступающего в сутки в камеру, кг.
Таблица 5
|
Наименование
продукта
|
К кг
|
tн
|
tк
|
iн кДж/кг
|
iк
кДж/кг
|
Q2
Вт
|
|
Сметана
|
42000
|
10
|
3
|
36,8
|
9,2
|
13416
|
|
Творог
|
12000
|
15
|
0
|
351,5
|
299,1
|
7277
|
Для каждой камеры определяем общий расход холода и так же
сводим в та6ллцу
3 -
прочие расходы холода,
Вт: Q3=0,2 (Q1+Q2) Вт
Таблица 6. Суммарные потери холода в камере
|
№ камеры
|
Q1, Вт
|
Q2, Вт
|
Q3, Вт
|
Итого
|
|
1
|
9137
|
13416
|
4510
|
27063
|
|
2
|
4162
|
7277
|
2287
|
13728
|
Площадь охлаждающих батарей определяется по формуле
где Q - общий расход холода на камеру, Вт;
К - коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2 К);
Δt - разность температур воздуха камеры и
хладогента.
В целях интенсификации теплопередачи принимают Δt = 11°. Для охлаждения камеры 1 возьмем
пристенные оребренные батареи, для которых К= 4,5 Вт/ (м2 К).
Располагаем их вдоль стен 1, 2 и 3, выходящих на улицу
Для охлаждения камеры возьмем 11 батарей АРС - 8 площадью 52 м2
каждая.6 батарей расположим в 2 ряда по высоте на стене №2 длинной 18 метров,
выходящей на улицу. По 2 батареи на стенах № 1, №3 и одну батарею на стене №4.
Общая площадь 52 х 11 = 572 м2
Аналогично для камеры 2.
Возьмем 8 батарей АРС - 8 площадью 35 м2 каждая и
расположим на стене 7 - 4 батареи и по 2 батареи на стенах 8 и 9.
Общая площадь 35 х 8 = 280 м2
2. Подбор
основного оборудования
Одноступенчатый компрессор можно выбрать также по стандартной
холодопроизводительности, которая указана в технических характеристиках
компрессоров. Для этого пересчитывают холодопроизводительность из рабочих
условий в стандартные. Можно выбрать компрессор, определив его пригодность по
графику зависимости холодопроизводительности от температуры кипения. Такие
графики являются составной частью технической характеристики компрессоров. Эти
методики универсальны.
На предприятиях торговли и общественного питания часто
применяют другую методику подбора компрессора, заключающуюся в проверке режима
работы, который устанавливается в камерах, обслуживаемых выбранной холодильной
машиной.
Расчета одноступенчатого компрессора. хладагент-аммиак.
Параметры хладагента для этого температурного режима
|
Номер точки
|
t C
|
P МПа
|
v м3/кг
|
i кДж/кг
|
s кДж/кгК
|
Состояние
|
|
1
|
-15
|
0,25
|
0,7
|
1670
|
9,16
|
Сухой
насыщенный пар
|
|
1’
|
-10
|
0,25
|
0,7
|
1676
|
9,08
|
Перегретый пар
|
|
2
|
137
|
1,39
|
0,14
|
1985
|
9,16
|
То же
|
|
2’
|
36
|
1,39
|
0,093
|
1709
|
8,39
|
Сухой
насыщенный пар
|
|
3’
|
36
|
1,39
|
0,00171
|
588
|
4,77
|
Насыщенная
жидкость
|
|
3
|
31
|
1,39
|
0,00168
|
564
|
4,69
|
Переохлажденная
жидкость
|
|
4
|
-15
|
0,25
|
0,11
|
564
|
4,77
|
х=0,18
|
Цикл изображен на рис.6.
Расчет компрессора производим по формулам.
. Холодопроизводительность 1 кг агента
. Расход пара
. Объемный расход пара
. Коэффициент подачи компрессора определяем по графику для
бескрейцкопфных компрессоров новой градации в зависимости от степени сжатия:
; 
. Описываемый объем
По этому объему в подбираем компрессорный агрегат 1А110-7-2 с
объемом, описываемым поршнем, V = 0,056 мз/с при частоте вращения
вала 24,7 с~1.
Теоретическая мощность компрессора
.
Действительная мощность компрессора
Индикаторный к. п. д. принят по среднему значению.
Эффективная мощность
Механический к п. д. также принят по среднему значению.
Мощность электродвигателя, комплектующего каждый агрегат,
составляет 40 кВт, т.е. имеется запас мощности.
Тепловой поток в конденсаторе
.
3. Расчет
конденсатора
Потребная площадь теплопередающей поверхности конденсатора
Принимаем конденсатор КТГ-32 с площадью поверхности теплообмена 32
м2.
Принимаем два насоса марки ЗК-9а производительностью 11,1 л/с
каждый (один насос резервный).
Испарители рассольные
Выбор рассольных испарителей определяется принятой системой
охлаждения: при закрытой системе охлаждения принимают кожухотрубные испарители,
при открытой - панельные.
Принимаем температуру рассола, выходящего из испарителя в
подаваемого в воздухоохладители камер, t= - 5 C, подогрев рассола в
воздухоохладителе 2°С (температура рассола, поступающего в испаритель, (t == -
3°С).
Температуру кипения аммиака принимаем на 5 С ниже температуры
рассола, выходящего из испарителя, t= - 5-5= - 10 C
Для закрытой системы охлаждения температура замерзания рассола
должна быть на 8-10°С ниже температуры кипения.
По табл. принимаем раствор хлористого кальция с температурой
замерзания - 21,2°С. Содержание соли в растворе 21,9%, плотность рассола при
15°С ρp == 1,2 кг/л == 1200 кг/м3.
Удельная теплоемкость рассола при средней температуре рассола -
6°С ср = 2,99 кДж/ (кг - К).
Средняя разность температур между рассолом и кипящим хладагентом
При такой разности температур удельный тепловой поток для
панельных испарителей, работающих на аммиаке, может быть принят q = 2000 Вт/м2.
Площадь теплопередающей поверхности испарителя
Принимаем испаритель марки 30ИП с площадью поверхности охлаждения
30 м3.
Расход теплоносителя определяем по формуле
По этому расходу целесообразно выбрать два насоса половинной
производительности каждый.
Принимаем всего два центробежных насоса ЗК-6а производительностью
18 л/с каждый. Насосы должны быть включены параллельно.
Камерное оборудование
Камерное оборудование подбирают в соответствии с принятым способом
охлаждения. На предприятиях торговли и общественного питания при
непосредственном охлаждении камер используют батареи, входящие в комплект
поставки принятой машины. При рассольном охлаждении поверхность батарей из
оребрённых или гладких труб.
На крупных холодильниках в камерах хранения неупакованных
мороженых грузов применяют потолочные и пристенные батареи из гладких или
оребренных труб, а также панельные батареи.
Гладкотрубные батареи изготовляют из труб диаметром 57 Х 3,5 мм с
шагом от 180 до 300 мм,
Батареи из оребренных труб следует проектировать из секций по ГОСТ
17645-78 Секции изготавливают из труб диаметром 38 х 2,5 мм. Наружное оребрение
труб производится путем поперечно-спиральной навивки на трубы стальной ленты толщиной
0,8-1,0 мм. Ширина ленты 45 мм. Шаг оребрения 20 мм для 118
Отделители жидкости
Для защиты компрессора от попадания в него жидкого хладогента и,
следовательно, от гидравлического удара в схему включаем отделитель жидкости.
Жидкость отделяется от пара вследствие резкого изменения скорости и направления
движения хладогента. Скорость пара в сосуде должна быть не более 0,5 м/с.
Отделители жидкости снабжены автоматическими приборами,
выключающими компрессор при опасном изменении уровня жидкости в сосуде.
В насосно-циркуляционных схемах и безопасных схемах при
регулировании заполнения приборов охлаждения по перегреву пара при нормальной
эксплуатации в сосуде не должно быть жидкости (вся жидкость, поступающая в
сосуд, сливается в ресивер).
Подбирают отделители жидкости по диаметру всасывающего патрубка
компрессора. На каждую всасывающую магистраль (по температурам кипения)
подбирают отдельный сосуд, обслуживающий всю испарительную систему.
При диаметре всасывающего патрубка 100 мм принимаем отделитель
жидкости 100 ОЖ вместимостью 0,33 м3.
Ресиверы.
Для жидкого аммиака выпускают ресиверы двух типов: горизонтальные
РД и вертикальные РДВ. Ресиверы РД могут быть использованы в качестве
циркуляционных, защитных или дренажных.
При использовании горизонтального ресивера в качестве защитного
или циркуляционного его устанавливают вместе с отделителем жидкости, соединяя
оба аппарата трубопроводами.
Вертикальные ресиверы могут одновременно осуществлять функции
циркуляционного ресивера и отделителя жидкости. Их применяют на крупных
холодильных установках. Эти же аппараты можно использовать в качестве защитных
ресиверов в безнасосных системах.
Требуемый объем линейных ресиверов при условии их заполнения не
более чем на 80 % определяется по формуле:
По этому параметру подбираем ресивер 2,5РДВ вместимостью 2,64м3.
4. Подбор
холодильного оборудования
При приемке молока применяем пластинчатый охладитель 001-У10
производительностью 10000 л/ч (3 шт.)
На охлаждение молока и сливок также применяем охладитель
001-У10 (2 шт.)
При производстве творога на охлаждение сливок возьмем
охладитель ТПУ-2,5М производительностью 3000 л/ч.
На охлаждение творожной массы применяем охладитель творога 2х-цилиндровый
209-ОТД-1 (4 шт.)
График распределения холода по часам суток
5. Подбор
компрессора
По диаграмме распределения холода Q max=282 кВт
Удельная холодопроизводительность компрессора
Объемная холодопроизводительность
, 
Объемный КПД учитывает потери холодопроизводительности за счет
распределения паров из мертвого пространства компрессора:
, 
С=0,05-мертвое пространство цилиндра компрессора
Коэффициент подогрева учитывает потери холодопроизводительности за
счет увеличения удельного объема паров аммиака при повышении температур в
результате сжатия в компрессоре.
,
Коэффициент подачи учитывает все потери полезного объема цилиндра.
Пересчитаем рабочую холодопроизводительность в стандартную
Компрессор подбирается по стандартной холодопроизводительности.
Выбираем компрессор АУ-200/1Д У-образный со стандартной
холодопроизводительностью 233кВт
Теоретическая работа сжатия в компрессоре
Количество циркулирующего в системе аммиака
Адиабатическая мощность
Индикаторный КПД
Индикаторная мощность
6. Подбор
конденсатора
Конденсатор подбирается по площади поверхности теплообмена в
соответствии с тепловой нагрузкой.
Площадь поверхности теплообмена конденсатора
Подбираем 3 оросительных конденсатора площадью 75 м2
каждый марки 75МКО
7. Подбор
испарителя
Применяем вертикальный испаритель К=0,5кВт/м2К
Q=282 кВт
Выбираем панельный (вертикальнотрубный) испаритель марка 90 ИП с
площадью поверхности теплообмена 90 м2.
Литература
1. Н.Г.
Лашутина "Холодильная техника в мясной и молочной промышленности" М.
"Агропромиздат" 1989г.
2. Свердлов
Г.З., Явнель Б.К. "Курсовое и дипломное проектирование холодильных
установок и систем кондиционирования воздуха" М.: Пищевая промышленность,
1978г.
. В.Ф.
Лебедев, И.Г. Чумак, Г.Д. Аверин и др. Холодильная техника - М.: Агропромиздат,
1986. - 335с.