Себестоимость единицы холода на проектируемом холодильнике при молочном заводе

Введение

Целью курсового проекта является проектирование овощехранилища в городе Москва вместимостью 3000 тонн. В холодильнике имеется шесть камер, предназначенных для хранения картофеля, капусты кочанной, моркови, свеклы, лука репчатого, чеснока. Здание холодильника одноэтажное, с сеткой колонн  6×18 м. Объемно-планировочным решением при проектировании овощехранилища, предусматривается центральный коридор, который связывает холодильные камеры, вспомогательные и служебные помещения, компрессорный цех, с автомобильной и железнодорожной платформами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Выбор расчетно-температурного  режима работы

Основным расчётным параметром является сведения для выбора режима работы установки. Москва находится в средней зоне строительства. Это означает, что среднегодовая температура колеблется от -2 да +7 в связи с сезонными колебаниями температуры, глубина промерзания грунта составляет 1,4 м. Проектируемый холодильник предназначен для хранения овощей, вместимостью 3000т. В холодильнике хранятся: картофель, капуста кочанная, морковь, свекла, лук репчатый, чеснок.

 

1.1 Расчетные параметры наружного воздуха ([1] с. 342)

tн = 0,4 * tср + 0,6 *tмакс;   (1.1)

tср = 25 °С ([1] с. 426 приложение 13);

t max = 30 °C ([1] с. 426 приложение 13);

где tcp – средняя температура воздуха в 13 часов самого жаркого месяца, °С;

tmax – максимальная температура воздуха, °С

tн = 0,4 * 25 + 0,6 * 30;

tн = 28 °С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха внутри камеры, температуры продуктов и продолжительность их охлаждения в табличной форме:

 

Таблица 1 - Расчетные параметры воздуха внутри камеры, температуры

        продуктов и продолжительность их охлаждения

Камера хранения	Расчетные параметры воздуха		Температура( °С)		Продолжительность хранения, сут.
	Температура, °С	Влажность, %	Поступление продукта	Выпуск продукта
Картофель	4	90	13	6	90...200
Капуста кочанная	1	90	18	2	20...210
Морковь	0	90	12	2	30...240
Свекла	0	90	15	3	30...210
Лук репчатый	1	65	15	2	30...180
Чеснок	1	65	15	2	90...210

 

 

 

 

 

1.4 Расчетные параметры грунта

Температура поверхностного слоя грунта изменяется вслед за сезонными изменениями температуры наружного воздуха. Среднегодовая температура в

городе Москва tcг = 4,8 °С ([1] с. 426 приложение 13), следовательно температура грунта tcp.гp = 4,2 °C на глубине 1 - 1,4 м. 
  2 Определение вместимости, площадей камер и выбор планировок оборудования

 

2.1Определение вместимости камер хранения

 

2.1.1 Вместимость камеры  хранения картофеля принимаем  равно 40% от общей вместимости

B кар. = 3000 * 0,4;

B кар. = 1200 т

2.1.2 Вместимость камеры  хранения капусты кочанной принимаем равной 20% от общей вместимости

В кап. = 3000 * 0,2;

В кап. = 600 т

2.1.3 Вместимость камеры хранения моркови принимаем равной 15% от общей вместимости

В мор. = 3000 * 0,15;

В мор. = 450 т

2.1.4 Вместимость камеры хранения свеклы принимаем равной 10% от общей вместимости

B св. = 3000 * 0,1;

B св. = 300 т

2.1.5 Вместимость камеры  хранения лука репчатого принимаем равной 10% от общей вместимости

B л.р. = 3000 * 0,1;

B л.р. = 300 т

2.1.5 Вместимость камеры  хранения чеснока принимаем равной 5% от общей вместимости

B чес. = 3000 * 0,05;

B чес. = 150 т

2.2 Определение грузового объема камер хранения ([1] с. 251)

V гp = B / gv ;   (2.1)

где gv – норма загрузки единицы объема, т/м3 ([1] с. 252 таблица 61)

 

2.2.1 Грузовой объем камеры  хранения картофеля

V гp.кар. = 1200/0,5;

V гp.кар. = 2400 м3

2.2.2 Грузовой объем камеры  хранения капусты кочанной

V гp.кап. = 600/0,3;

V гp.кап. = 2000 м3

2.2.3 Грузовой объем камеры  хранения моркови

V гp.мор. = 450/0,32;

V гp.мор. = 1407 м3

2.2.4 Грузовой объем камеры  хранения свеклы

V гp.св. = 300/0,46;

V гp.св. = 653 м3

2.2.5 Грузовой объем камеры  хранения лука репчатого

V гp.л.р. = 300/0,34;

V гp.л.р. = 883 м3

2.2.6 Грузовой объем камеры хранения чеснока

V гp.л.р. = 150/0,35;

V гp.л.р. = 429 м3

 

2.3 Определение грузовой площади камер хранения ([1] с. 254)

Fгp. = Vгp / hгp;   (2.2)

где hгр – высота штабеля, принимаем hгp = 5 м ([1] с. 270)

 

2.3.1 Грузовая площадь камеры хранения картофеля

Fгр.кар. = 2400 / 5;

Fгр.кар. = 480 м2

2.3.2 Грузовая площадь камеры хранения капусты кочанной

Fгр.кап. = 2000 / 5;

Fгр.кап. = 400 м2

2.3.3 Грузовая площадь камеры хранения моркови

Fгp.мор. = 1407 / 5;

Fгp.мор. = 282 м2

2.3.4 Грузовая площадь камеры хранения свеклы

Fгр.св. = 653 / 5;

Fгр.св. = 131 м2

2.3.5 Грузовая площадь камеры  хранения лука репчатого

Fгр.л.р. = 883 / 5;

Fгр.л.р. = 177 м2

2.3.5 Грузовая площадь камеры  хранения чеснока

Fгр.чес. = 429 / 5;

Fгр.чес. = 86 м2

 

2.4 Определение строительной площади камер хранения ([1] с. 255)

Fстр = Fгp /;   (2.3)

где  – коэффициент использования площади камеры ([1] с. 255)

 

2.4.1 Строительная площадь камеры хранения картофеля

Fстр.кар. = 480 / 0,8;

Fстр.кар. = 600 м2

2.4.2 Строительная площадь камеры хранения капусты кочанной

Fстр.кап. = 400 / 0,75;

Fстр.кап. = 534 м2

2.4.3 Строительная площадь камеры хранения моркови

Fстр.мор. = 282 / 0,7;

Fстр.мор. = 403 м2

2.4.4 Строительная площадь камеры хранения свеклы

Fстр.св. = 131 / 0,7;

Fстр.св. = 135 м2

2.4.5 Строительная площадь  камеры хранения лука репчатого

Fстр.л.р. = 177 / 0,7;

Fстр.л.р. = 253 м2

2.4.5 Строительная площадь  камеры хранения чеснока

Fстр.чес. = 86 / 0,65;

Fстр.чес. = 133 м2

 

2.4.6 Общая строительная площадь камера хранения

Fобщ.стр. = ;   (2.4)

где  – сумма строительных площадей камер хранения

Fобщ.стр. = 600 + 534 + 403 + 188 + 253 + 133;

Fобщ.стр. = 2111 м2

 

2.5 Число строительных прямоугольников ([1] с. 255)

n = Fстр / ƒnp ;   (2.5)

где ƒnp – площадь одного строительного прямоугольника, определяется сеткой колонн. Принимаем сетку колонн 6 × 18м ([1] с. 270)

ƒnp = 108 м2

2.5.1 Число строительных прямоугольников для камеры хранения картофеля

n кар. = 600 / 108;

n кар. = 5,55

принимаем n = 6 (строительных прямоугольников)  

 

2.5.2 Число строительных прямоугольников для камеры хранения капусты кочанной

n кап. = 534 / 108;

n кап. = 4,94

принимаем n = 5 (строительных прямоугольников)

2.5.3 Число строительных прямоугольников для камеры хранения моркови

n кап. = 403 / 108;

n кап. = 3,73

принимаем n = 4 (строительных прямоугольников)

2.5.4 Число строительных прямоугольников для камеры хранения свеклы

n св. = 188 / 108;

n св. = 1,74

принимаем n = 2 (строительных прямоугольников)

2.5.5 Число строительных  прямоугольников для камеры хранения  лука репчатого

n л.р. = 253 / 108;

n л.р. = 2,34

принимаем n = 2 (строительных прямоугольников)

2.5.6 Число строительных  прямоугольников для камеры хранения  чеснока   n чес. = 133 / 108;

n  чес. = 1,23

2.5.7 Общее число строительных прямоугольников для камер хранения

n общ = ;   (2.6)

где  – сумма строительных прямоугольников для камер хранения

n общ = 6 + 5 + 4 + 2 + 2 + 1;

n общ = 20

 

 

2.6 Площадь вспомогательных помещений

Кроме основных производственных помещений в составе холодильника предусматривают различные вспомогательные помещения, необходимые для выполнения технологических операций (накопительные, разгрузочные помещения при камерах тепловой обработки продуктов, экспедиции, упаковочные, коридоры, вестибюли, лестничные клетки, лифтовые шахты и т.п.). При проведении расчетов площадь, отводимую для вспомогательных помещений, принимают равной 20…40 % суммы площадей помещений ([1] с. 257)

;   (2.7)

где ∑Fстр – сумма площадей охлаждаемых помещений

Fвсп = 0,4 * 2111;

Fвсп = 845 м2

 

2.7 Площадь служебных помещений

Площадь, отводимую для служебных помещений, принимают равной 5…10% суммы площадей помещений ([1] с. 258)

;   (2.8)

Fслуж = 0,1 * 2111;

Fслуж = 211 м2

 

2.8 Площадь компрессорного цеха

Площадь, отводимую для компрессорного цеха, принимают равной 10…15 % суммы площадей помещений ([1] с. 258)

;   (2.9)

Fкм.ц. = 0,15 * 2111;

Fкм.ц. = 317 м2

 

 

 

2.9 Общая площадь холодильника

F = ;   (2.10)

где  – сумма всех площадей

F = 2111 + 845 + 211 + 317;

F = 3484 м2

 

2.10 Расчет автомобильной и железнодорожной платформы

 

2.10.1 Поступление и выпуск грузов ([2] с. 230)

М пост. = ;   (2.11)

М пост. = ;

М пост. = 100 т;

М вып. = ;   (2.12)

М вып. = ;

М вып. = 94 т;

где U – кратность грузооборота (U = 6 ([2] с.230));

Мпост, Mвып – количество ежедневного поступления и выпуска продукта, т.к. учитывают возможное отклонение, количество грузов, поступающих или выпускающихся в отдельные дни от среднемесячной величины (Мпост = 2; Мвып = 1,3 ([2] с.230))

2.10.2 Поступление и выпуск  продуктов автомобильным транспортом ([2] с.230)

Мав.тр. = 0,3 * Мпост + 0,8 * Мвып ;  (2.13)

Мав.тр. = 0,3 * 100 + 0,8 * 94;

Мав.тр. = 105 т

2.10.3 Число автомашин, подаваемых  за сутки к платформе холодильника ([2] с.231)

nавт = ;   (2.14)

где qавт – грузоподъемность одной автомашины (qавт = 5 т ([2] с.231));

ηавт – коэффициент использования грузоподачи автомашин (ηавт = 0,5 ([1] с.231))

nавт = ;

nавт = 42 шт.

2.10.4 Длина автомобильной  платформы ([1] с.388)

Lавт = ;   (2.15)

где bавт. – ширина автомобиля (bавт. = 4 м);

τ – время выгрузки и загрузки одной машины (τ = 0,75 ([1] с.231));

mа – коэффициент неравномерной подачи (mа = 1,5 ([2] с.231));

Ψ – доля автомашин, подаваемых в дневную смену (Ψ = 1 ([2] с.231))

Lавт. = ;

Lавт. = 24 м

2.10.5 Поступление и выпуск  продуктов железнодорожным транспортом ([2] с.230)

Мж.тр. = 0,7 * Мпост + 0,2 * Мвып ;  (2.16)

Мж.тр. = 0,7 * 100 + 0,2 * 94 ;

Мж.тр. = 83 т/сут

2.10.6 Число железнодорожных  вагонов , подаваемых к платформе  холодильника в сутки  nваг ([2] с.231)

nваг = Мж.тр. / gваг   (2.17)

где gваг – грузоподъёмность одного железнодорожного вагона, т (для цельнометаллического четырёхосного вагона gваг = 25 т ([2] с.230)).

nваг = 94 / 25;

nваг = 4

2.10.7 Число одновременно  подаваемых вагонов к платформе  холодильных ([2] с.231)

n1ваг =  mв nваг / П;   (2.18)

где  mв – коэффициент, учитывающий неравномерность подачи вагонов к платформе холодильника mв = 1,5 ([2] с.230)

П – число подач вагонов в сутки, П = 3 ([2] с.230)

n1ваг =  1,5 * 4 / П;

n1ваг =  2

2.10.4 Длина железнодорожной платформы ([2] с.231)

Lж = n1ваг lваг;   (2.19)

где lваг – длина железнодорожного вагона, lваг = 25 м ([2] с.231)

Lж = 2 * 25;

Lж = 50 м 
  3 Расчет и выбор изоляции

Для избегания теплопритоков в холодильные камеры из смежных помещений, необходимо изолировать стены камер. Для теплоизоляции используют материалы, обладающие небольшим коэффициентом теплопроводности.

 

3.1 Толщина теплоизоляционного слоя ограждения ([1] с. 303)

;  (3.1)

где δi  – толщина теплоизоляционного слоя ограждения, м;

λ i  – коэффициент теплопроводности соответствующего слоя ограждения

Вт/(м*К);

k  – нормативный коэффициент теплопередачи наружных ограждений и покрытий, Вт/(м2*К);

αн  – коэффициент теплоотдачи с наружной или более холодной стороны

ограждения, Вт/(м2*К);

αв  – коэффициент теплопередачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м2*К).

Нормы проектирования значений αн, αв, k для различных ограждений из условий недопущения конденсации влаги на поверхности ограждений. При tcг = 4,8 °C и tв = 0 °C внутри камеры, из таблиц определяем значение k. Для наружных стен и покрытий αн = 23,3 Вт/(м2*К) ([1] с. 305 таблица 66). Для внутренних стен и покрытий αв = 8 Вт/(м2*К) ([1] с. 305 таблица 66). Нормативный коэффициент теплопередачи для наружных стен k = 0,42 Вт/(м2*К), ([1] с. 303 таблица 64); для перегородок между охлаждаемыми камерами k = 0,59 Вт/(м2*К), ([1] с. 303 таблица 64); для перегородок между камерами и неохлаждаемыми помещениями k = 0,42 Вт/(м2*К), ([1] с. 304).

 

3.2 Коэффициент теплопередачи ограждения ([2] с. 312)

Если стандартная толщина превышает расчётное значение больше чем на 10%, то не обходимо определить действительное значение коэффициента теплопередачи ограждения:

kд = ;   (3.2)

 

3.3 Наружная стена

                                                       

Рисунок 1 - Изоляция наружной стены ([4] с. 175)

 

3.3.1 Конструкция наружной стены холодильника:

1 – Три слоя штукатурки, 20 мм (песок, известь, цемент);

2 – Кирпичная кладка, 380 мм;

3 – Гидроизоляция, 5 мм (битум нефтяной);

4 – Теплоизоляция ПСБ-С (пенополистирол).

3.3.2 Толщина теплоизоляционного слоя наружной стены

= 0,05 * ;

= 0,08 м

Так как плиты ПСБ-С выпускают толщиной 25; 30; 50 и 100 мм, то принимаем толщину теплоизоляционного слоя из плит: = (30+50) = 80 мм ([1] с.289,306)

3.3.3 Коэффициент теплопередачи  наружной стены

kд = ;

kд = 0,43 Вт/(м2*К)

 

3.4 Перегородка между охлаждаемыми камерами

                                                     

Рисунок 2 - Изоляция перегородки

 между охлаждаемыми  камерами ([4] с. 175)

 

3.4.1 Конструкция перегородки между охлаждаемыми камерами:

1 – Три слоя штукатурки, 20 мм (песок, известь, цемент);

2 – Кирпичная кладка, 120 мм;

3 – Гидроизоляция, 5 мм (битум  нефтяной);

4 – Теплоизоляция ПСБ-С (пенополистирол).

3.4.2 Толщина теплоизоляционного слоя перегородки между охлаждаемыми камерами

= 0,05 * ;

= 0,02 м

Так как плиты ПСБ-С выпускают толщиной 25; 30; 50 и 100 мм, то принимаем толщину теплоизоляционного слоя из плиты = 25 мм ([1] с.289, 306)