Контрольная работа по "Холодильному и вентиляционному оборудованию"

Новосибирский Государственный  Аграрный Университет

Инженерный Институт

Кафедра механизации животноводства и

переработки сельскохозяйственной продукции

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине: холодильное  и вентиляционное

оборудование

Вариант 10

 

 

 

Выполнил: студент группы 3305

Носков В.А.

Проверил: Диденко А.А.

 

 

 

 

 

Новосибирск 2013

Содержание:

1. Исходные данные………………………………………………………………3

2. Расчет оборудования  камеры однофазного замораживания  мяса с вынужденным движением  воздуха………………………………………………4

3. Список литературы……………………………………………………………13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные для выполнения расчета:

Производительность: G=22 т/сут;

Температура воздуха в  камере: ;

Продолжительность замораживания: τ=28 ч;

Температура поступления  мяса:

Конечная температура  в центре бедра:

Температура окружающей среды:

Высота камеры:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет оборудования камеры однофазного замораживания мяса с вынужденным движением воздуха

 

 

1. Продолжительность цикла замораживания  будет складываться из продолжительности замораживания продолжительности загрузки-выгрузки мяса :

 

В зависимости от производительности камеры период загрузки-выгрузки

мяса выбирается из таблицы 3.

2. Вместимость камеры М (т.), с учетом загрузки и выгрузки:

 

где: G – производительность камеры, т/сут.

3. Строительная площадь камеры () составит:

 

где: – норма загрузки камеры мясом в полутушах, размещенных на подвесных путях, т/; принимаем = 0,25 т/.

4. Длину подвесных путей можно определить из нормы нагрузки:

 

где: – норма загрузки подвесных путей мясом в полутушах, т/м; принимаем

= 0,28 т/м.

Принимаем размеры камеры ширину и длину с учетом стандартного ряда сетки колонн: 12х12;

 

Размещаем подвесные пути с учетом отступа от колонн 0,5 м  и минимальным расстоянием между подвесными путями = 0,9 м.

5. Рабочая часть одной нитки подвесного пути будет составлять, м.:

 

С учетом отступа от колонн и минимальным расстоянием между подвесными путями принимаем необходимо количество ниток подвесных путей n=12 (шт.)

6. Действительная вместимость камеры составит (т):

 

 

7. Действительная строительная площадь камеры ,() :

 

8. Действительная производительность камеры замораживания достигнет ,(т/сут):

 

9. Чтобы создать необходимую скорость движения воздуха в зоне бедренной части полутуши , определим приведенный коэффициент теплоотдачи от поверхности полутуши к воздуху:

 

 

где: , – удельная теплоемкость, соответственно, охлажденного и

замороженного мяса, ( = 3300 Дж/(кг*К), = 2500 Дж/(кг*К));

 – удельная теплоемкость, учитывающая долю вымораживаемой воды

(=11400 Дж/(кг*К));

 – плотность мяса ( = 1050 кг/м3);

 – толщина бедренной части полутуши (для полутуш крупного рогатого скота

массой 80...90 кг = 0,20...0,25 м);

 – начальная температура мяса, ;

 – температуре  воздуха в камере, ;

 – криоскопичиская температура (для мяса = -1 );

 - конечная температура мяса в центре бедра, .

10. Принимая, что коэффициент теплоотдачи при испарении воды в процессе однофазного замораживания в камере с воздушной системой охлаждения составляет =1,5...2,0 Вт/(*К), находим значение конвективного коэффициента теплоотдачи:

 

11. Скорость движения воздуха в зоне бедренной части  выразим из уравнение подобия для теплообмена полутуши:

 

где: – теплопроводность воздуха, Вт/(м*К), принимается в зависимости от

температуры воздуха в  камере tпм

 – кинематический коэффициент вязкости воздуха, /с, также принимается в зависимости от .

 

Воздух в камеру поступает  через щелевые сопла ложного  потолка.

Принимаем длину сопла  = 0,6 м, ширину = 0,02 мм. Расстояние между соплами принимаем = 0,2 м.

12. Скорость воздуха на выходе из щелевого сопла , (м/с), определяем по

формуле:

 

где: – коэффициент турбулентной структуры струи (для плоского сопла = 0,12);

 – расстояние от сопла до бедренной части полутуши ( = 1,1 м.);

 – ширина сопла ( = 0,02 м.).

13. Количество рядов сопел зависит от количества ниток подвесных путей n.

Каждый ряд сопел располагаем  на участке, соответствующем длине  подвесного пути. Таким образом, в одном ряду размещаем:

 

Общее число сопел 

 

Сечение одного сопла fs, (м2):

 

Общее живое сечение всех сопел камеры Fщ , (м2):

 

Объемная подача воздуха V0 , (м3/с):

 

14. Общий теплоприток в камеру (Вт), складывается из теплопритоков

через ограждающие конструкции , от замораживаемого мяса и эксплуатации оборудования :

 

Теплоприток (Вт) через ограждающие конструкции камеры складывается из теплопритоков исходящих от наружной стены, от стены с коридором, от обогреваемого пола и от перекрытия:

***(– )+***( – )+***( – )+* **( – )=0,2*12*4,6*(12-(-28))+0,22*12*4,6*(-1+28)+0,23*12*12*(2+28)+0,17*12*12*(18+28)=2,89 кВт;

 

где: – коэффициент теплопередачи ограждения от наружной стены, = 0,20 Вт/(*К);

 – коэффициент теплопередачи ограждения от внутренней с коридором стены, = 0,22 Вт/(*К);

– коэффициент  теплопередачи ограждения от обогреваемого  пола = 0,23 Вт/(*К);

 – коэффициент теплопередачи от покрытия = 0,17 Вт/(*К);

 – высота камеры, м (выбирается из задания);

 – ширина камеры, м;

 – ширина камеры, м;

– температура  воздуха окружающей среды, ˚С (выбирается из задания);

 – температура обогреваемого пола, = 2 °С;

 – избыточная разность температур от солнечной радиации, = 18 ˚С;

Теплоприток от замораживаемого  мяса (кВт):

 

где: К – коэффициент, учитывающий неравномерность теплопритока от

продукта в процессе замораживания  в камере периодического действия (К = 1,4... 1,7);

iпост – удельная энтальпия поступающего мяса принимается в зависимости от кДж/кг;

 – энтальпия  замороженного мяса, при конечной  среднеобъемной температуре = - 20 ˚С кДж/кг.

Эксплуатационные теплопритоки (кВт) от двигателей вентиляторов

принимаем ориентировочно:

 

где: А — коэффициент, учитывающий мощность электродвигателей в камере

холодильной обработки, А = 0,1...0,2 кВт/.

15. Площадь теплообменной поверхности воздухоохладителей определяем по

формуле ():

 

где: k0 – коэффициент теплопередачи воздухоохладителя Вт/(*К);

 – температурный напор, принимаем в пределах 6... 10 К.

  

16.  Выбираем воздухоохладитель 081А/14:

площадь поверхности теплообмена:

шаг между ребрами:

объемная подача:

мощность вентилятора:

диаметр вентилятора:

габаритные размеры, мм

масса: m=251 кг.

 

17. Из учета поверхности теплообмена определим число воздухоохладителей

установленных в камере , (шт):

 

18. Суммарная объемная подача , (/с) всех вентиляторов

воздухоохладителей:

 

19. Действительная тепловая нагрузка , (кВт) на камерное оборудование

составляет:

 

Площадь теплообменной поверхности  установленных воздухоохладителей

должна соответствовать  расчетному значению .

20.      Потеря напора, развиваемого вентиляторами воздухоохладителей, складывается из статического напора перед соплами , потерь напора в батарее воздухоохладителя , потерь напора на входе воздуха в вентилятор и на выходе из вентилятора , потерь напора на четырех поворотах потока воздуха :

 

Статический напор , (Па) перед щелевыми соплами:

 

При развиваемой вентиляторами  скорости потока:

 

где – коэффициент скорости истечения воздуха из сопла, =0,6-0,8.

Потери напора на входе  воздуха в вентилятор и на выходе из него:

 

где: – коэффициент местного сопротивления, который зависит от отношения сечений потока до и после сопротивления:

 

где: – сечение вентиляторов,;

 – сечение канала, равное произведению длины камеры на высоту

воздухоохладителей, ;

 – скорость воздуха на входе в вентилятор и на выходе из него, м/с.

 

где: здесь  – суммарная объемная подача вентиляторов, ;/ч;

 – диаметр вентилятора, м.

Потери напора на четырех  поворотах потока воздуха , (Па):

 

где – коэффициент местного сопротивления поворота потока; – скорость воздуха на поворотах (считаем, что высота канала на повороте

равна высоте воздухоохладителя), м/с;

 

Потери напора (Па) в батарее  воздухоохладителя с пластинчатым оребрением:

 

где: – длина ребра в направлении движения воздуха (зависит от марки

воздухоохладителя), м;

 – эквивалентный диаметр суженного сечения между трубами и ребрами, м;

 

где: U – расстояние между ребрами с учетом инея;

 

где: – шаг оребрения, мм;

– толщина инея, мм; = 1 мм;

 – толщина ребра, мм; = 0,5 мм;

– шаг между  трубами, мм; = 50…60 мм;

 – скорость воздуха в живом сечении батареи воздухоохладителя, м/с;

 

 – коэффициент сжатия  струи;

 

где: – наружный диаметр трубы, м.

21.      Действительная мощность электродвигателей вентиляторов составит:

 

где: – к.п.д вентилятора, =0,7-0,9;

22.       Кратность циркуляции воздуха в камере ():

 

– суммарный объемный расход воздуха, /ч.

23.        Удельные затраты металла на камерные охлаждающие устройства ,

кг/:

 

24.        Удельные затраты электроэнергии от работы вентиляторов воздухоохладителей при замораживании 1 т мяса, полагая оборачиваемость камеры стократной в течение года, кВт∙ч/(т∙год):

 

 

 

 

Список рекомендуемой  литературы:

1. Общие требования к  оформлению курсовых и дипломных  проектов (работ).

Стандарт предприятия / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инж. ин-т; Сост. Г.А.

Евдокимова и др. –  Новосибирск, 2010. – 58 с.

2. А. В. Бараненко, В.  Е. Куцакова, Е. И. Борзенко, С.  В. Фролов. Примеры и

задачи по холодильной  технологии пищевых продуктов. Ч. 3. Теплофизические

основы. — М.: КолосС, 2004. — 249 с: ил. — (Учебники и учеб. пособия  для

студентов вузов).