Расчет камеры заморозки для мясных предприятий

     По  грузовместимости холодильники подразделяют на малые (до 500 т), средние (до 5000 т) и  крупные (свыше 5000 т). Грузовместимость (емкость) холодильников выражают в  тоннах условного груза. За условный груз принимается мясо в полутушах, имеющее при укладке на пол в штабель объемную массу 0,35 т/м² или при размещении на подвесных путях загрузку 0,25 т на 1 м пути (исключая распределительные пути и стрелки). Конструкции здания холодильника подразделяют на несущие и ограждающие. Схемы данных конструкций приведены на рисунке 1.2 . Ограждающие конструкции защищают помещения здания от воздействия внешней среды (стены и покрытия) или условий соседних помещений (межэтажные перекрытия в многоэтажных холодильниках, полы, внутренние стены). Несущие конструкции воспринимают вес ограждающих конструкций, содержимого холодильника ( если груз подвешен на подвесных путях ), а также оборудования для транспортировки и холодильной обработки грузов .В одноэтажных холодильниках несущие конструкции монтируют из сборных железобетонных элементов-колонн, балок и плит покрытия. Сетка колонн 6x12 м. Стены самонесущие. Нагрузка на пол до 4000 кг/м².

 

     

     

     а - стена: 1 - цементно-известковая штукатурка по металлической сетке; 2 - теплоизоляция; 3 - пароизоляция; 4 - битумная грунтовка; 5 - цементная штукатурка; 6 - кирпичная стена; 7 - штукатурка цементным раствором ;

     б - стуктура стены холодильника: l - перегородка кирпичная с плиточной теплоизоляцией; 2 - кирпичная кладка; 3 - цементно-известковая штукатурка по сетке; 4 - пароизоляция; 5 - плиточная изоляция; 6 - штукатурка; 7 - антисептированные рейки, покрытые битумом ;

     в - покрытие одноэтажного холодильника: 1 - кровельный ковер из рулонных материалов; 2 - защитный слой из окатанного гравия; 3 - пять слоев гидроизола или рубероида на горячей битумной мастике; 4 - холодная битумная грунтовка; 5 - армобетонная стяжка; 6 - керамзитовый гравий слоем от 100 до 330 мм; 7 - пенополистирол ПС-БС; 8 - пароизоляция; 9 - железобетонная конструкция покрытия; 10 - металлические стойки .

     Рисунок 1.2 – Строительно–изоляционные конструкции  холодильников 

     В наружных стенах зданий можно выделить три основных слоя. Средний слой — тепловая изоляция из теплоизоляционных  материалов. Наружный слой — несущий, выполняется из кирпича или железобетонных панелей . Между наружным слоем и тепловой изоляцией осуществляется пароизоляция, защищающая тепловую изоляцию от увлажнения.

     Третий  слой — внутренний — оштукатурен  и предназначен для защиты теплоизоляции от разрушения при грузовых работах на холодильнике.

     В последнее время строят одноэтажные  холодильники из облегченных конструкций. Элементы наружных стен и покрытия монтируют из облегченных трехслойных  панелей "сэндвич" (рис 1.3). В этом случае большие холодильные камеры могут быть без внутренних колонн. Здания холодильников такого типа бывают двух видов; с внутренним или наружным каркасом.

1 - профилированный лист из стали  или алюминия (δ_ал=3 мм); 2 - теплоизоляция (пенополиуретан); 3 - гнутый профиль из стали или алюминия; 4 - полиэтиленовый колпак на эпоксидной смоле; 5 - уплотняющий профиль из эластичного пенополиуретана; 6 - бакелизированная фанера; 7 - герметизирующая мастика; 8 - участок теплоизоляции, пропитанный синтетическими смолами .

     Рисунок 1.3 - Конструкция наружной стены из панелей «сэндвич» 

     Данная  строительная конструкция холодильника и, в частности, его теплоограждающая конструкция являются на сегодняшний  день самой передовой среди существующих в данной области. 

     

     Рисунок 1.4 - Схема строительной конструкции холодильника из панелей «сэндвич» 

     В отличие от существующих зданий холодильников, каркасы которых выполняются  из сборных железобетонных конструкций  с многослойными ограждающими стенами  из кирпича или железобетонных панелей  с тепловой изоляцией, каркас холодильных модулей выполняется из металлических рам, профильного железа и трубных стоек, а стены — из теплоизолированных пенополиуретаном панелей типа "сэндвич". Такая конструкция модуля позволяет транспортировать его в разобранном виде по железной дороге и автомобильным транспортом (рис.1.4).

     Холодильник имеет каркас из колонн 6 и балок 10. Сетка колонн имеет размеры 6×6 (36) м. С помощью крепежных элементов  к колоннам крепятся изолирующие  стеновые панели «сэндвич» 7, а на балки  укладываются потолочные панели 8. Верх холодильника покрывается кровлей 9, имеющей дополнительную теплоизоляцию для защиты потолочных панелей от нагревания прямым солнечным излучением. Колонны ставятся на специальные фасонные опоры и скрепляются с опорной поверхностью анкерными болтами.

     Изолирующие панели типа «сэндвич» изготавливаются  из двух аллюминиевых или стальных листов 14 и 15 толщиной 1 мм [λ _ал = 210 Вт/(м×К)], между которыми нагнетается жидкий пенополиуретан, который при застывании превращается в жесткую пену 11 с очень низкой теплопроводностью [λ_из=0,035.:.0,04 Вт/(м×К)]. Толщина готовой панели бычно составляет 150 – 200 мм. Металлические листы штампуются таким образом, что изолирующий слой пенополиуретана полностью изолируется от окружающей атмосферы, то есть находится в герметичной полости панели. В результате получается полная и надежная пароизоляция пенополиуретана от влаги, содержащейся в воздухе.

     На  стыках между панелями устанавливаются  прокладки 12 из каучуковой ленты, а  внешняя поверхность стыка замазывается герметизирующей смесью 13.

     Данная конструкция легка в монтаже. Холодильники с применением новой строительной технологии монтируются в течение нескольких месяцев. Стоимость строительства этим методом на 40-50 % ниже стоимости строительства традиционными методами. Кроме того, теплоизоляционные панели неприхотливы к условиям эксплуатации и не требуют ухода и технического обслуживания.

     Покрытия  холодильников состоят из несущих  конструкций (балок, ферм, плит), теплоизоляции  и плоской кровли — гидроизоляции и основания под нее.

     Для гидроизоляции наклеивают на горячей  битумной мастике на основание 4-5 слоев  рубероида. Для повышения отражающей способности кровли на ее поверхность  укладывают более светлый материал. В России разработан и выпускается  теплоотражательный материал ДМПС (дублированный металлизированной пленкой спецматериал), имеющий степень черноты не более 0,06.

     При замерзании грунта создается вертикальная выталкивающая сила, воздействующая на здание. Это приводит к деформации полов и конструкций здания и даже к его разрушению. Грунт в основании холодильника защищают от промерзания путем подвода тепла к основанию здания одним из трех способов: теплым воздухом, нагретой жидкостью и электрообогревом. Пол холодильника имеет следующее устройство: на укатанном слое грунта делается бетонная стяжка 1, в которую закладываются металлические или асбестовые трубы 2, назначение которых – обогрев строительной конструкции пола для защиты грунта от промерзания. Для обогрева применяются маслообразные жидкости или горячий воздух из калорифера. На бетонную стяжку укладывается слой гидроизоляции 3 для защиты камеры от влаги. Далее создается термоизоляция 3 – самая ответственная часть пола, подлежащая расчету. Обычно в качестве термоизоляции используют пенобетон. На термоизоляцию наносится слой 5 сверхпрочного бетона или асфальт (чистый пол).

     По  воздушной системе обогрева грунта летом вентилятором прогоняется  теплый наружный воздух, а зимой  — подогретый (рис.1.5, а).

     При жидкостном обогреве в железобетонную плиту основания, расположенную под полом, закладывают систему трубопроводов (рис. 1.5, б), по которой с помощью насоса циркулирует жидкость (этиленгликоль, смазочное масло), подогреваемая в теплообменниках паром, электроэнергией и т.д. Электрический обогрев осуществляется электронагревателями, к которым электрический ток подводится через трансформаторы, понижающие напряжение до 36 В.

     Стальные  стержни (арматурная проволока) укладывают в бетонные плиты основания. Особое внимание уделяют гидроизоляции  всей конструкции пола, которую выполняют в виде двух слоев гидроизола на горячей битумной мастике.

     В зоне расположения устройств для  обогрева грунта необходимо поддерживать температуру 2°С. 

       

     а - шанцевые; б - с подогревом электротоком или горючим маслом; 1 - асфальт слоем 40 мм; 2 - бетонное основание толщиной 120 мм; 3 - керамзитовый щебень слоем 400-700 мм; 4 - керамзитовый щебень слоем 100 мм; 5 - гидроизоляция; 6 — асбоцементные трубы диаметром 300 мм; 7 - грунтовая засыпка; 8 - электронагреватели или трубы с горячим маслом; 9 - уплотненный грунт.

     Рисунок 1.5 - Конструкции полов холодильников 

     Если  несущие колонны металлические, то их крепление осуществляется анкерными  болтами (рис.1.6).

     Межкамерные перегородки сооружают из блоков строематериалов с хорошими теплоизоляционными свойствами (пенобетон, пеностекло) или двуслойными - кирпичная стенка (бетонные панели) и эффективная изоляция с защитой от увлажнения пароизоляцией и оштукатуриванием внешних поверхностей.

     В холодильниках устанавливают специальные  изолированные двери. Конструкция крепления откатной двери представлена на рисунке 1.7. 

     

     Рисунок 1.6 - Крепеж металлических колонн анкерными  болтами 

     Для уменьшения притока теплого воздуха в охлаждаемые помещения при открывании дверей их оснащают воздушными завесами (рис. 1.8) или брезентовыми шторами.

 

     

     Рисунок 1.7 – Крепление откатной двери  холодильника  

     

     Рисунок 1.8 – Схема воздушной завесы 

     Камеры  холодильников в зависимости  от назначения классифицируются:

     1) по назначению: (камеры охлаждения  продуктов , камеры хранения охлажденных продуктов, камеры замораживания, камеры хранения замороженных продуктов);

     2) по характеру действия (камеры  непрерывного и периодического  действия );

     3) по конструкции (камеры проходного  и тупикового типа);

     4) по способу хранения груза (камеры хранения груза штабелированием или на подвесных путях);

     5) по способу циркуляции воздуха  (с естественной или принудительной  циркуляцией воздуха).

     Камеры  охлаждения (рис. 1.9) с поперечным движением  воздуха или с дутьем воздуха  сверху вниз предназначены для охлаждения мяса и могут быть циклического (периодического) или непрерывного действия.

     Вместимость камер циклического действия рассчитывают не более чем на полусменную производительность цеха первичной переработки скота, а непрерывного — на всю выработку мяса в смену.

     Камера  охлаждения с поперечным движением  воздуха (рис. 1.9, а) состоит из воздухоохладителя 1, перегородок 2, охлаждаемых полутуш  мяса 3, перемещаемых с помощью подвесного пути 4 (стрелки показывают направление  движения воздуха).

     Камера  охлаждения с дутьем воздуха сверху вниз (рис. 1.9, б) включает в себя воздухоохладитель 1, вентилятор 2, ложный потолок 4 и охлаждаемые  туши 5, перемещаемые с помощью подвесного пути 3. На подвесных путях камер охлаждения туши размещают с интервалами на рамах в 30...50 мм.

     На  участке подвесного пути длиной 1 м  размещают 2...3 говяжьих или 3...4 свиных полутуши. Крупные туши размешают  в зоне с наиболее низкой температурой и наиболее интенсивным движением  воздуха.

     Камеры  замораживания (рис. 1.10) обеспечивают замораживание мяса и мясопродуктов и состоят из батарей и воздухоохладителей и могут быть с вынужденным или естественным движением воздуха.

 

       

     Рисунок 1.9 - Схема камеры охлаждения мяса :

     а) с поперечным движением воздуха; б) с дутьем воздуха сверху вниз  

     Оборудование  камеры замораживания туннельного  типа с поперечными движением  воздуха (рис. 1.10, а) состоит из потолочных воздухоохладителей с направляющими аппаратами 6, расположенных над ложным потолком 3 и подвесными путями 5, укрепленными на подвесках 2. Охлажденный в воздухоохладителях воздух через нагнетательные отверстия 4 в ложном потолке омывает полутуши мяса, и отепленный воздух через всасывающее отверстие вновь направляется на охлаждение в воздухоохладитель.

     В морозильной камере туннельного типа с межрядными батареями (рис. 1.10, б) размещено четыре туннеля, в каждом из которых имеется один подвесной путь для подвешивания и передвижения мяса. Вдоль стен каждого туннеля установлены пристенные оребренные батареи 6. Нагнетаемый вентилятором 3 воздух по каналу, образованному ложным потолком и перекрытием камеры, через нагнетательное отверстие 1 направляется в первый туннель, в котором, двигаясь сверху вниз, омывает замораживаемые полутуши.