Определение необходимой холодопроизводительности холодильного оборудования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

 «ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

(национальный исследовательский  университет)

Факультет “Пищевые технологии»

Кафедра «Пищевая инженерия»

 

 

 

Курсовой проект

По дисциплине: Холодильное  оборудование предприятий общественного  питания

Тема: Определение необходимой холодопроизводительности холодильного оборудования

 

 

 

 

 

Руководитель 

Соболевский  А.С.

«___» ______________20___ г.

 

Автор курсовой работы

Студент группы ЭТТ 490

Шелуханов М.В.

 

Работа защищена с оценкой:

_________________________

«___» ______________20___ г.

 

 

 

Челябинск

2013

 

Содержание

 
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 3 
 
2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 4 
 
2.1. Определение емкости площадей и числа холодильных камер. 4 
 
2.1.1. Емкость холодильных камер рассчитывается по формуле: 4 
 
2.1.2. Строительная площадь отдельных камер. 4 
 
2.1.3. Предварительное размещение камер. 5 
 
2.2. Определение расчетных температур и относительной влажности наружного воздуха, камер, смежных помещений, грунта. 6 
 
2.2.1. Определение температуры и относительной влажности воздуха в камерах. 6 
 
2.2.2. Расчет температуры наружного воздуха. 6 
 
2.3. Система вентиляции холодильника. 7 
 
2.4. Расчет тепловой изоляции. 7 
 
2.4.1. Выбор строительно-изоляционных конструкций ограждений холодильных камер. 8 
 
2.4.2. Расчет толщины теплоизоляции. 10 
 
2.5. Уточнение площади камер 13 
 
2.6. Расчет теплопритоков, проникающих в холодильные камеры. 13 
 
2.6.1. Теплоприток через ограждения охлаждаемых камер. 14 
 
2.6.2. Теплопритоки от грузов при их холодильной обработке. 18 
 
2.6.3. Теплопритоки с наружным воздухом при вентиляции камер. 19 
 
2.6.4. Эксплуатационные теплопритоки. 20 
 
2.7. Определение количества и требуемой холодопроизводительности холодильных машин. 21 
 
2.8. Подбор холодильных машин. 21 
 
2.9. Распределить испарители по холодильным камерам. 22 
 
2.10. Эскиз плана холодильника. 23 
 
2.11. Схема принятой холодильной установки 23 
 
Список литературы 24

 
 
 

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 
Исходные данные представлены в  таблице 2.1. 
 
Таблица 2.1 
 
Варианты контрольной работы:

Исходные данные	Вариант 23
Вид предприятия	Ресторан
Город	Челябинск
Место расположения холодильных  камер	Первый этаж многоэтажного  дома
Расход мясопродуктов, кг/сут	200
Расход молочно-жировых  продуктов, кг/сут	120
Расход фруктов, зелени, напитки, кг/сут	100

 
 
2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Определение  емкости площадей и числа холодильных  камер.

Хранению подлежит 3 вида различных скоропортящихся продуктов: 
 
Мясопродукты, молочно–жировые продукты и фрукты, зелень, напитки. 
 
2.1.1. Емкость холодильных камер рассчитывается по формуле:

 
Е = G*? 
 
Е – емкость камеры, кг; 
 
G – суточный расход продуктов, кг/сут; 
 
? – допустимый срок хранения продукта, сутки [5, с. 509-510]. 
 
Допустимые сроки хранения для рассчитываемых продуктов приведены ниже в таблице 2.1 
 
Таблица 2.1. Допустимые сроки хранения продуктов

Продукты	Температура воздуха, °С	Относительная влажность воздуха, %	Срок хранения, сутки	Нагрузка на м2грузовой площади камер, кг
1	2	3	4	5
Мясо охлажденное и мясопродукты	2	80	3	120-140
Молочно-жировые продукты	2	85	3	120-160
Фрукты, зелень, напитки	5	82	4	160-200

 
Емкость холодильных камер для  мясопродуктов: 
 
Е_мп = G*? = 200*3 = 600 кг/сут 
 
Емкость холодильных камер для молочно-жировых продуктов: 
 
Е_мжп = G*? = 120*3 = 360 кг/сут 
 
Емкость холодильных камер для фруктов, зелени, напитков: 
 
Е_ф/з = G*? = 100*4 = 400 кг/сут 

2.1.2. Строительная  площадь отдельных камер. 
Строительная площадь отдельных камер определяется по формуле: 
 
 
 
F – площадь камеры, м²; 
 
q_f – удельная норма нагрузки на единицу полезной грузовой площади, кг/м² [5, с. 509-510]; 
 
? – коэффициент увеличения площади камер, отступы от батарей и стен. 
 
Для малых камер площадью 5-12 м² ? = 2,2. 
 
Значение q_f принимаем по минимальному значению столбца 5 таблицы 2.1 
 
 
 
Учитывая возможность товарного соседства разных продуктов, а также температурные режимы их хранения, допускается совместное хранение мяса и рыбы; молочно-жировых продуктов и фруктов, зелени, напитков; разных полуфабрикатов. Поэтому, целесообразнее будет вместо 3-х камер поставить 2 камеры: 1-ую – для мясопродуктов, 2-ую – для молочно-жировых продуктов и фруктов, зелени, напитков. 
 
Тогда: 
 
 
 
Результаты расчетов следует свести в таблицу 2.2. 
 
Таблица 2.2.

№ камеры	Наименование камеры	G, кг/сут	?, сутки	Е, кг	q, кг/м2	?	F, м2
1	для мясопродуктов	200	3	600	120	2,2	11
2	для молочно-жировых продуктов  и фруктов	220	4	760	140	2,2	11,9

 
2.1.3. Предварительное  размещение камер.

В предварительном эскизе камеры и тамбуры проектируем  в виде прямоугольников, при этом камеры не должны быть слишком вытянуты. Соотношение длины L и ширины S камеры принять не менее 2. Минимальная ширина дверей с учетом применения вилочных погрузчиков и поддонов – не менее 1,5 м. 
 
Для 1-ой камеры: 
Длина L = 4,6 м, ширина S = 2,4 м, F = 4,6*2,4 = 11,04 м². 
Высота камеры 3 м.  
Для 2-ой камеры: 
Длина L = 4,96 м, ширина S = 2,4 м, F = 4,96*2,4 = 11,9 м². 
Высота камеры 3 м.  
Камеры объединены одним общим тамбуром шириной 1,8 м. 
 
 
 
Рис. 2.1. Предварительный эскиз планировки холодильных камер и тамбура.  
 
I – холодильные камеры, II – тамбуры холодильников, III – помещения для холодильных агрегатов. 1. – тепловая изоляция, 2 – сетчатое ограждение агрегатов, 3 – неохлаждаемые кладовые, 4 – коридоры, 5 – загрузочные помещения. 
 
2.2. Определение расчетных температур и относительной влажности наружного воздуха, камер, смежных помещений, грунта.

2.2.1. Определение  температуры и относительной  влажности воздуха в камерах.

Температуру и относительную  влажность воздуха в камерах  принимаем по [5, с. 509-510].  
Для 1-ой камеры температура внутри камеры составляет +2 °С, для 2-ой она составляет +5 °С. 
 
2.2.2. Расчет температуры наружного воздуха.

Расчетную летнюю температуру  наружного воздуха для данного  географического пункта строительства  определим по формуле: 
t_H = 0,4t_cp.м + t_а.м., где 
t_cp.м – среднемесячная температура самого жаркого месяца, °С (табл. 2.3.); 
t_а.м – температура абсолютного максимума, °С (табл. 2.3.). 
 
Таблица 2.3. 
 
Климатологические параметры воздуха

Город	Среднемесяч-ная температура самого жаркого месяца, °С	Температура абсолютного максимума, °С	Среднего-довая темпе-ратура, °С	Среднемесячная относительная влаж-ность самого жаркого месяца в 13 часов, %
Челябинск	18,7	38,0	-0,1	56

 
t_H = 0,4*18,7 + 42 = 45,5°С. 
Температуру воздуха в тамбурах и коридорах холодильников, принимаем на 10° С ниже расчетной температуры наружного воздуха, т.е. t_т = 32,5 °С. 
   Температуру воздуха в смежных с холодильными камерами неохлаждаемых помещениях принимаем на 5° С и в подвалах на 10° С ниже расчетной температуры наружною воздуха, т.е. t_т = 42,5 °С. 
   Температуру грунта у стен подвальных камер принимаем для южной климатической зоны (со среднегодовой температурой воздуха 9° С и выше) – 25° С. Температуру грунта под полом подвальных камер принимаем для данной зоны 18 °С. 
 
Расчетные параметры сводим в таблицу 2.4. 
 
Таблица 2.4. 
 
Расчетные параметры наружного воздуха, смежных помещении, группа

Место строительства объекта	Параметры наружного воздуха			Расчетные параметры температуры, °С
	Температура, °С		относительная влажность летняя, %	в смежных помеще-ниях	в тамбурах коридора	Грунта
	среднего-довая	летняя				под полом	у стен подвала
Новосибирск	-0,1	18,7	56	42,5	32,5	18	25

2.3. Система вентиляции  холодильника.

Охлаждаемые камеры следует  проектировать без приточно-вытяжной вентиляции, за исключением камер  хранения фруктов, зелени, солений и  квашений, где надо предусматривать  систему приточно-вытяжной вентиляции, рассчитанную на четырехкратный суточный обмен воздуха.  
   Вентиляция охлаждаемых камер должна быть самостоятельной, не связанной с другими вентиляционными системами. 

2.4. Расчет тепловой  изоляции.

 
Расчет тепловой изоляции необходимо начинать с выбора теплоизоляционною материала и строительно-изоляционных конструкций ограждений холодильных камер. 
   При выборе теплоизоляционного материала предпочтение следует отдавать современным материалам с хорошими теплоизолирующими свойствами, например, пенополистиролу ПСБ-С. Изделия из пенополистирола выпускают в виде плит толщиной 25, 30, 50, 100 мм.  
 
2.4.1. Выбор строительно-изоляционных конструкций ограждений холодильных камер.

Наружные стены охлаждаемых  камер выполняют многослойными, три из которых являются основными. Наружный слой – несущий и защитно-декоративный, предназначенный для восприятия нагрузки собственной массы всех слоев стены и ветровой нагрузки, защиты тепловой изоляции от механических повреждений и погодных факторов, а также создания архитектуры  фасадов здания. Средний слой стены  – тепловая изоляция. Между наружным слоем и тепловой изоляцией наносится пароизоляция, предназначенная для защиты тепловой изоляции от увлажнения. Третий – внутренний (защитный) слой располагают со стороны охлаждаемых камер, предназначается для защиты изоляции от разрушения при транспортировочных и погрузочно-разгрузочных работах и устранения контакта изоляционных материалов с пищевыми продуктами, создания требуемых санитарно-гигиенических условий при хранении продуктов, содержании и уборке помещений камер. 
   Наружные стены ресторана выполнены из кирпича (рис. 2.2.). Толщина кирпичной кладки обычно составляет 380 мм (полтора кирпича). Стена отстоит от внешней грани наружного ряда колонн каркаса на 250-500 мм. 
 
 
 
Рис. 2.2. Конструкция наружных стен: 1 – цементная штукатурка; 2 – пароизоляция, 2 – тепловая изоляция, 4 – кирпичная кладка. 
Покрытия охлаждаемых камер состоят из трех конструктивных элементов: несущих конструкций (балок, ферм, плит), теплоизоляции и плоской кровли – гидроизоляции и основания под нее (рис. 2.3). 
   Во встроенных охлаждаемых камерах несущие конструкции выполняются из плит, применяемых для основных производственных помещений, угол уклона кровли под охлаждаемыми камерами также не изменяют. 
    Гидроизоляция кровли состоит из 4-5 слоев рулонных кровельных материалов – рубероида толщиной 12 мм подкладною и покровного, поклеенных на горячей битумной мастике. Основанием под кровельный кодер является слой цементно-песчаного раствора толщиной 20-50 мм (стяжка), армированный металлической сеткой. Поверх кровельного ковра укладывается мелкий гравии (5 10 мм), цементные или асбоцементные плиты, наклеивается фолы он тол. 
 
 
Рис. 2.3. Конструкция покрытия (бесчердачное (совмещенное) покрытие): 1 – железобетонная панель, 2 – пароизоляция, 3 – теплоизоляция, 4 – цементная стяжка, 5 – гидроизоляционный рулонный кровельный ковер, 6 – защитно-отражающее покрытие гидроизоляции. 
   Междуэтажные перекрытия, отделяющие охлаждаемые камеры от неохлаждаемых помещений включают железобетонные плиты, перекрытия, тепловую изоляцию и конструкцию пола (рис. 2.4). Тепловую изоляцию располагают как сверху, так и снизу перекрытия. 
   Пароизиляцию располагают по отношению к тепловой изоляции со стороны помещений с более высокими температурами. Пароизоляция выполнена из рубероида, толщиной листа 1,5 мм. 
   Внутренние стены помещений отделяют охлаждаемые камеры от внутренних коридоров, вестибюлей или других соседних помещений. Выполняют из тех же материалов, что и наружные, только толщина кирпичной кладки может быть уменьшена до 240 мм (рис. 2.2.). 
   Межкамерные перегородки сооружены из железобетона толщиной 120 мм, тепловой и пароизоляции, оштукатуренных с обеих сторон. 
 
 
 
Рисс. 2.4. Конструкции межкамерных перекрытий: перекрытие с направлением теплового потока сверху и с верхним расположением тепловой изоляции. 1 – железобетонная плита перекрытия, 2 – теплоизоляция, 3 – пароизоляция, 4 – цементная стяжка, 5 – пол. 
Стены и перегородки холодильных камер облицованы глазурованной плиткой на высоту 2,0 м. 
   Т.к. разность температур между соседними камерами 4° С и менее перегородки не изолируют. 
   Полы могут располагаться на грунте или междуэтажных перекрытиях. Пол состоит из основания и покрытия – "чистый" пол. Основанием могут служить несущие конструкции перекрытий и подготовки, укладываемые поверх более слабых слоев, например, изоляции. 
   Для покрытий полов применяют бетонные или мозаичные плиты толщиной 40 мм, которые укладывают на основание – цементную подготовку толщиной 100 мм. 
Полы подвальных камер с температурой до –2° С не изолируют, конструкция пола: "чистый" пол укладывают на 40 мм прослойке из бетона на уплотненный грунт толщиной до 0,5 м. В таких камерах по всему параметру наружных стен делают отсыпку из теплоизоляционного материала (шлака или керамзитового гравия и др.) шириной до 500 мм и глубиной 300 мм (рис. 2.5). 
   Двери выполняют прислонными и откатными. Они состоят из наружного и внутреннего слоев облицовки, которые покрыты металлической обшивкой, являющейся пароизоляцией. Внутри облицовки имеется тепловая изоляция толщиной 150 мм. 
 
 
 
Рис. 2.5. Конструкция устройства отсыпки у стен камер с температурами до–2° С: 
 
1 – наружная стена, 2 – парогидроизоляция, 3 – тепловая изоляция наружной стены, 4 – отделочный слой стены, 5 – покрытие пола, 6 – цементная армированная стяжка, 7 – основание, 8 – керамзитовая бетонная стяжка, 9 – тепловая изоляция, 10 – бетонная подготовка, 11 – уплотненный грунт со щебнем. 
 
Коэффициент теплопередачи двери 0,41 Вт/(м² К). 
В охлаждаемых камерах для предприятий общественного питания применяют преимущественно прислонные двери с проемом: при немеханизированных транспортных погрузочно–разгрузочных работах – 900x2300 мм, при механизированных работах – 2000x2300 мм. 

2.4.2. Расчет толщины  теплоизоляции.

 
Расчет толщины теплоизоляции  ограждений холодильника производится для каждого вида ограждения, т.е. для наружных стен, внутренних стен, перегородок, покрытий или перекрытий и пола (при наличии теплоизоляции). При этом такой расчет производится по каждому виду ограждения только для того ограждения, которое находится  в самых неблагоприятных условиях (наибольшая разность температур по обе  стороны этого ограждения). Вычисленные  значения толщины теплоизоляции  по каждому виду ограждения принимаются  затем одинаковыми для соответствующих ограждений всех камер холодильника. 
 
Толщина теплоизоляции определяется но формуле: 
 
, где  
 
?_из – толщина теплоизоляции, м; 
?_из, ?_i – коэффициенты теплопроводности изоляционного материала и материалов слоев строительно-изоляционной конструкции, Вт/м² К [5, с. 257], [6, с. 215]; 
К – нормативный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м² К [табл.2.5, 2.6.]; 
?_i – толщина отдельных слоев ограждения, м; 
?_н, ?_в, – коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней стороны ограждения, Вт/(м² К). 
Толщина теплоизоляции наружных стен: 
Для пенополистирола ПС-БС ?_из = 0,035 Вт/м² К,  
Для кирпичной кладки: ?_кк = 0,8 Вт/м² К, ?_кк = 380 мм,  
Для цементной штукатурки: ?_ц.шт. = 0,9 Вт/м² К, ?_ц.шт. = 1,5 мм,  
Пароизоляция, выполненная из рубероида: ?_пи = 0,17 Вт/м²К, ?_пи = 1,5 мм. 
?_н = 23 Вт/(м²°С), ?_в = ? Вт/(м²°С), => 1/?_в = 0. 
К = 0,31 Вт/(м²°С) (по табл. 2.5.) 
 
Принимаем толщину плиты теплоизоляции наружных стен равной 100 мм. 
Толщина теплоизоляции внутренних стен: 
Для пенополистирола ПС-БС ?_из = 0,035 Вт/м² К,  
Для кирпичной кладки: ?_кк = 0,8 Вт/м² К, ?_кк = 240 мм,  
Для цементной штукатурки: ?_ц.шт. = 0,9 Вт/м² К, ?_ц.шт. = 1,5 мм,  
Пароизоляция, выполненная из рубероида: ?_пи = 0,17 Вт/м²К, ?_пи = 1,5 мм. 
?_н = 23 Вт/(м²°С), ?_в = 8 Вт/(м²°С) 
К = 0,58 Вт/(м²°С) (по табл. 2.6., как для не сообщающихся с воздухом) 
 
Принимаем толщину плиты теплоизоляции для внутренних стен равной 50 мм. 
Толщина теплоизоляции для межэтажных перекрытий (потолка): 
Для пенополистирола ПС-БС ?_из = 0,035 Вт/м² К,  
Для железобетонной плиты: ?_жб = 1,5 Вт/м² К, ?_жб = 120 мм,  
Для цементной штукатурки: ?_ц.шт. = 0,9 Вт/м² К, ?_ц.шт. = 1,5 мм,  
Пароизоляция, выполненная из рубероида: ?_пи = 0,17 Вт/м²К, ?_пи = 1,5 мм. 
?_н = 23 Вт/(м²°С), ?_в = 6 Вт/(м²°С) 
К = 0,31 Вт/(м²°С) (по табл. 2.5., для бесчердачных покрытий) 
 
Принимаем толщину плиты теплоизоляции равной 100 мм. 
Полы и перегородки не теплоизолируются. 
Таблица 2.5 
 
Нормативные значения коэффициентов теплопередачи наружных стен и покрытий