Расчет расхода холода

На предприятиях «искусственный» холод используют для обслуживания следующих объектов: камер для охлаждения и хранения охлажденного сырья; морозильных камер; скороморозильных аппаратов; камер для хранения замороженного сырья или продукции; технологических аппаратов.

Калорический расчет холодильной установки. Калорический расчет выполняют с целью определения рас­хода холода и выбора холодильных машин.

Затраты холода (в Вт) в холодильных камерах складываются из следующих статей расхода:

Q ₁ – на компенсацию потерь холода через ограждения (полы, стены, потолки);

Q₂ – на термическую обработку продуктов;

Q₃ – на охлаждение и осушение воздуха, подаваемого для вентиляции камер;

Q₄ – на компенсацию эксплуатационных потерь холода (из-за открывания дверей камеры, освещения, работы электродви­гателей, пребывания в камере людей и пр.).

Общий расход холода (в Вт):

Q_общ =Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄, (83)

Расход холода (в Вт) на компенсацию потерь через огражде­ния, связанный с разностью температур соседних помещений и притоком тепла в результате солнечной радиации, рассчитыва­ют по формуле 84:

Q₁ = Fk [(t_н – t_в) + ∆t_изб], (84)

где F – поверхность ограждения, м²;

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

t_в и t_н – температура воз­духа снаружи и внутри камер, °С;

∆ t _изб – избыточная разность температур, °С.

Температура наружного воздуха t_н в отдельных помещениях, смежных с холодильной камерой, бывает различной, и поэтому Q ₁ рассчитывают для каждого ограждения в отдельности.

Величина ∆ t _изб учитывается только для наружных поверхно­стей, подвергаемых облучению солнцем, и в зависимости от гео­графической широты принимается следующей:

При термической обработке продуктов холод (в Вт) расходу­ется на их охлаждение, , компенсацию тепловых выделений, связанных с биохимическими процессами, , конденсацию па­ров, образующихся в связи с усушкой продуктов, , на за­мораживание, , и домораживание продукции, .

, (85)

Если продукт хранится в охлажденном виде, то расходу­ется на доведение его до требуемой температуры, а если подле­жит замораживанию – то до криоскопической точки. Для упа­кованных продуктов учитывают расход холода на охлаждение тары. Масса бочек и ящиков составляет 10-15 %, а стеклянных банок 30-35 % от массы нетто продукта.

(86)

где m _п и m _т – масса продукта и тары, кг;

с _п и с _т – удельная теплоемкость продукта и тары, Дж/(кг·К);

t _н и t _к – началь­ная и конечная температура продукта в таре, °С.

Расход холода (в Вт) на компенсацию тепловых выделений рассчитывается по формуле 87:

(87)

где g – удельное количество тепла, выделяемого в 1 с, Вт/кг.

Величину g (в Дж/кг·с) можно принять следующей:

для мяса 0,17

для плодов 0,03.

Расход холода (в Вт) на конденсацию паров, выделяющихся в результате усушки продукта, находят из выражения:

(88)

где ∆ g – относительная усушка, доли единицы;

g _ин – количество инея, конденсирующегося на батареях, кг/с;

r _и и r _к – удель­ная теплота испарения и конденсации, Дж/кг.

Расход холода (в Вт) на замораживание продукта, охлажден­ного до криоскопической точки, составляет:

(89)

где W – относительное содержание влаги в продукте, доли единицы;

ω – относительное количество вымороженной влаги при средней конечной температуре замораживания, доли единицы;

r _л – удельная теплота льдообразования, равная 335·10³ Дж/кг.

Если продукт содержит, например, 75 % влаги, а количество вымороженной влаги составляет 87,4 % от общего ее количества, то
W = 0,75, а ω = 0,874.

Необходимое количество холода (Вт) на домораживание продукта рассчитывается по формуле 90:

(90)

где с _зп – удельная теплоемкость замороженного продукта, Дж/(кг·К);

t _кр и t _ср.к – криоскопическая и средняя конечная температура, °С.

Расход холода (Вт) на охлаждение, замораживание и домораживание продукта может быть ориентировочно определен, исходя из изменения его теплосодержания, по формуле 93:

(91)

где i _н и i _к – начальная и конечная энтальпия продукта, Дж/кг.

Расход холода (Вт) на охлаждение и осушение воздуха, свя­занные с вентиляцией, рассчитывают по формуле 92:

(92)

где V – объем вентилируемой камеры, м³;

a / v – кратность смены воздуха в единицу времени, м³/с;

ρ – плотность воздуха в камере, кг/м³;

i _н и i _к – энтальпия наружного воздуха в ка­мере при соответствующей влажности, Дж/кг;

r _к – удельная теплота конденсации водяных паров, Дж/ кг;

g _н и g _к – содержание влаги в воздухе наружном и в камере, кг/м³;

φ _н и φ _к – относительная влажность воздуха наружного и в камере, доли единицы.

Эксплуатационные потери холода (Вт) складываются из следующих величин.

1. Потери холода через дверные проемы:

(93)

где q _дв – удельный приток тепла при открывании дверей (на 1 м² пола камеры), Вт/м² (приведен в таблице 8.6);

F – пло­щадь камеры, м².

Таблица 8.6 - Удельный приток тепла при открывании дверей

2. Потери холода, связанные с электрическим освещением и работой электродвигателей.

(94)

где q _осв – удельный приток тепла от освещения, Вт/м²;

– суммарная мощность электродвигателей, кВт;

η _одн – коэф­фициент одновременности работы двигателей, в зависимо­сти от их количества и характера технологического процесса колеблется от 0,4 до 1,0.

q _осв зависит от типа помещения и коэффициента одновремен­ности включения светильников и составляет в среднем (Вт/м²): для производственных помещений – 4,5; для складских поме­щений – 1,16; для малых холодильных камер – 3,1.

3. Потери холода, связанные с пребыванием людей в камерах:

(95)

где n – количество человек, находящихся одновременно в ка­мере.

Суммарные потери холода Q ₄ составляют для крупных холо­дильников 10 %, для мелких – до 40 % от общих тепловых потерь через ограждения Q ₁ и потерь, связанных с вентиляцией Q ₃.

После калорических расчетов определяется расчет электроэнергии для производства холода. Определяется по формуле 120:

(96)

где А _хол – годовой расчет электроэнергии для производства холода, кВт·ч;

Q _х – суммарный расход холода для охлаждения помещений, кВт (по калорическому расчету);

z – число рабочих часов в смену, ч;

n – число рабочих дней в году;

К _и– коэффициент использования потребной мощности (0,3-0,9).

Поиск по сайту: