Расчет камеры заморозки для мясных предприятий

     Для определения вместимости батарей  предварительно находим внутренний объем труб 

     V=L·υ_TP ;                                          (2.21) 

     где V - внутренний объем труб охлаждающих батарей, м³;

     υ_тр - внутренний объем 1 м трубы, м³/м.

     Внутренний  объем 1 м труб охлаждающих батарей, не имеющих внутреннего оребрения, 

     υ_TP =3,14·D² / 4                                       (2.22) 

     где D — внутренний диаметр трубы, м (D = 57 - 2×3,5 = 50 мм).

     Находим, что 

     υ_тр=3,14∙0,05²/4=1,96·10^-3 м³/м,

     V = 132,48·1,96·10^-3 = 0,26 м³ 

     Норма заполнения охлаждающих батарей жидким холодильным агентом в насосных схемах с нижней подачей η₃=0,7. Плотность холодильного агента р_а = 0,66 т/м³. Следовательно, вместимость батарей по холодильному агенту 

     G_A=V·η₃·ρ_a                                           (2.23) 

     G_A= 0,26∙0,7∙0,66 = 0,12 т. 

     Определяем  металлоемкость охлаждающих батарей 

     G_M = G_np + G_noт = L·m_Т,                             (2.24) 

     где G_M , G_np , G_noт – соответственно металлоемкость всех батарей, кг;

     L – суммарная длина всех труб батарей, м;

     m_Т - масса 1 м трубы охлаждающей батареи, кг/м (для гладкостенной трубы с продольным звездообразным оребрением D_н= 57×3,5 мм m_т=8.3 кг/м). 

     L=L_тр∙n₁∙n₂ ;      (2.25) 

     L=3,68∙9∙4=132,48 м.

     Таким образом,

     G_M = 132,48·8,3 = 1100 кг.

 

      2.5 Расчет необходимого количества  воздухоохладителей коридора 

     Определить  необходимую площадь теплопередающей  поверхности подвесных воздухоохладителей типа ВОП , устанавливаемых в разгрузочном коридоре холодильника мясокомбината , и вместимость воздухоохладителей по холодильному агенту, если тепловая нагрузка Q_об = 32 кВт, коэффициент теплопередачи воздухоохладителей k = 12 Вт/(м²·К).

     Принимаем разность Δt = 9°C и определяем необходимую площадь теплопередающей поверхности 

                                                      (2.26)

       

     Так как площадь теплопередачи F₀ одного воздухоохладителя ВОП-150 составляет 150 м², устанавливаем два воздухоохладителя ВОП-150 или их импортные аналоги . Вместимость воздухоохладителей по холодильному агенту определяем по формуле 

     G_a=V_a1×n_во×ρ_a ,                                (2.27)

     G_a=V_a1×n_во×ρ_a = 30×4×0,66 = 79,2 кг , 

     где V_a1 = 30 л- вместимость по холодильному агенту одного воздухоохладителя. 

     2.6 Расчет массового расхода приточного  воздуха в камере замораживания 

     Необходимо  рассчитать массовый расход приточного воздуха и осевую скорость его  движения в указанной зоне для  камеры замораживания мясных полутуш, если воздух подается через сопла, выполненные  в ложном потолке , расположенном  ниже балок подвесных путей (рисунок 2.5) .

     Задаемся  следующими размерами: ширина сопла  b_c=2 b₀ = 0,1 м ; длина сопла l_с = 0,1 м; расстояние между соплами l_c´=0,5 м. 

     

     а — расположение сопл в ложном потолке (ниже балок подвесных путей); б  — структура струи; в — размеры  сопла

     Рисунок 2.5 - Схема подачи воздуха через сопла ложного потолка 

     Рассчитываем  расстояние h₀ от начального сечения до полюса воздушной струи: 

     h_o=b_o·0,41/а_т ;                                      (2.28) 

     где b_o = 0,05 м – внутренний радиус сопла;

     а_т = 0,4 - коэффициент турбулентности для сопла со встроенным турбулизатором при полученном отношении b_c/l_c=0.1/0.1= 1:

     h_o = 0,4 - b_o·0,41/а_т = 0,05·0,41/0,4 = 0,051 м ;

     Тангенс угла расширения струи 

     tg α = b_о / h_о ;                                           (2.29)

     tg α = a_T / 0,41=0,4/0,41 = 0,97 

     При расположении ложного потолка ниже балок подвесных путей расстояние х от ложного потолка до плоскости размещения бедренных частей мясных полутуш равно 1 м.

     Ширина  воздушной струи на расстоянии х  от сопла 

     h = 2·(x+h₀)·tgα                                     (2.30) 

     где х =1м – расстояние от ложного  потолка до плоскости размещения бедренных частей мясных полутуш 

     h = 2·( l+0;051 )·0,97 = 1.9 м

     При h = 1,9 м вся поверхность полутуши будет находиться в зоне обдува, так как ширина полутуши в наиболее утолщенной (бедренной) части значительно меньше, чем ширина воздушной струи.

     Определяем  осевую скорость движения воздушной  струи:

     на  выходе из сопла 

                                      (2.31) 

     где ω_рек=3 м/с - рекомендуемая скорость движения воздуха на уровне размещения бедренных частей полутуш;

       м / c 

     на  расстоянии х = 1 м

 

      ;                                    (2.32)

       м/с 

     Для определения расхода приточного воздуха предварительно определяем рабочую длину подвесных путей (по чертежам):

     L _п.п = 16×6×2 = 192 м

     Масимально  возможная масса продукта, загружаемого в камеру 

     G_пр = L _п.п × q_i                                     (2.33) 

     где q_i=250 кг/м — норма загрузки 1 м подвесного пути;

     G_пр = 192×250 = 48 т

     Объемный  расход приточного воздуха 

     V_B = b_C × l_C × n_C × ω₀                                 (2.34) 

     где n_С – количество сопел , шт. 

                                                     (2.35)

     где l_с = 0,1 м - длина сопла;

     l_c´=0,5 м - расстояние между соплами;

      шт

     V_B = 0,1×0,1×320×10.6 = 33.9 м³/с .

     Объемный  расход воздуха, движущегося на расстоянии x =1 м

 

                                      (2.36)

      м³/с 

     При известных значениях V_B и V_B.х массовый расход воздуха составляет

     G_B= 33,9 ×1,496 = 50,71 кг/с;

     где  1,496 —плотность воздуха при температуре, равной - 37°С, кг/м³ .

     Принимаем, что температура приточного воздуха, выходящего из щелей ложного потолка, на 2°С ниже температуры воздуха  на уровне бедренных частей полутуш, тогда

     G_B.х = 118 × 1,484 = 175 кг/с

     где 1,484 кг/м³ - плотность воздуха при температуре, равной - 35 °С,  

     2.7 Расчет воздушной завесы для  двери холодильной камеры 

     Проведем  расчет воздушной завесы для двери  камеры хранения мороженых туш, выходящей  в коридор. Температура воздуха  в камере t_кам=-20°С (плотность воздуха ρ_в = 1,35 кг/м³), температура воздуха в коридоре t_кор = 0°C (плотность воздуха ρ_в =1,29 кг/м³) . Размер дверного проема - 1,7×2,2 м. Воздух для создания завесы забирается из коридора. Угол между направлением оси струи воздуха, выходящей из плоского сопла завесы, и плоскостью двери принимаем равным 30°.

     Отношение площади отверстия сопла завесы к  площади дверного проема обычно находится в соотношении 

                                              (2.37)

 

      Так как завесы холодильных камер  не несут тепловой нагрузки, то можно  для их дверей брать минимальное отношение, т. е. .

     Для максимального уменьшения количества холодного воздуха, вытекающего  из камеры через открытую дверь при  действии завесы, целесообразно принять  отношение  

                                                (2.38) 

     Так как V_пр =V_з +V_к т. е. через дверь проходит весь воздух, выходящий из щелевого сопла V₃, и воздух, прорываюшийся из камеры V_к, то равенство q=1 означает, что V_К , т.е.количество воздуха, прорывающегося из камеры, будет близко к нулю.

     Коэффициент расхода воздуха через дверь при работе завесы по уравнению Эльтермана : 

                                     (2.39) 

     где D – коэффициент , определяемый по формуле 

                                         (2.40) 

     где q - отношение количества воздуха , подаваемого в завесу , к количеству воздуха , проходящего через двери;

     μ₀ - коэффициент расхода воздуха через дверной проем при бездействии завесы (для дверей холодильных камер μ₀=0,8 );

     F_Д - площадь дверного проема;

     F_щ— площадь щели, через которую выходит струя воздушной завесы;

     α – угол между направлением выхода струи завесы и плоскостью дверного проема;

     γ_з – плотность воздуха , подаваемого в завесу;

     γ_см – плотность смеси воздуха камеры и завесы;

     В связи с тем что воздух из камеры протекает через дверь в малом  количестве, можно с достаточной для расчета точностью считать 

     γ_з= γ_см= γ_н                                                             (2.41) 

     Таким образом  

     

       

     Количество  воздуха, которое будет проходить  через дверь при работе завесы, можно найти, предполагая, что высота нейтральной зоны h_н.з. равна высоте дверного проема Н: 

                                (2.42) 

     где b = 1.7 м – ширина дверного проема;

     H = 2,2 м – высота дверного проема;

     μ = 0,176 – коэффициент расхода воздуха  через дверной проем;

     g = 9.81 м/с² – ускорение свободного падения;

      м³/с

     Поскольку V_ПР =V_З, то через щелевое сопло должно проходить также V_З = 0,62 м³/сек воздуха.

     Площадь отверстия щелевого сопла 

                                                     (2.43)

       м² 

     Если  считать длину щелевого сопла  равной ширине дверного проема 1,7м, то ширина сопла, т.е l_щ = b =1,7 м , то ширина сопла  

                                                    (2.44)

       м 

     Скорость  выхода воздуха из сопла