Определение необходимой холодопроизводительности холодильного оборудования

 
Примечания: 
 
1. В числителе – значения коэффициента теплопередачи для наружных стен, в знаменателе – для бесчердачных покрытий. 
2. Для промежуточных значений температур, не указанных в таблице, значения коэффициентов теплопередач находят интерполяцией. 
Таблица 2.6. 
 
Нормативные значения коэффициентов теплопередачи междуэтажных перекрытий, внутренних стен и межкамерных перегородок.

 
Значения коэффициента теплоотдачи  можно принять: 
?_н – Для наружных стен и бесчердачных покрытий – 23 Вт/м² К; 
?_в – для потолка покрытия – 7 Вт/м² К; 
?_в – для потолка междуэтажного перекрытия – 6 Вт/м К, пола – 7 Вт/м²К; 
?_в – для всех остальных видов ограждения при естественной циркуляции воздуха – 8 Вт/м²К, при умеренной циркуляции – 9 Вт/м²К; 
?_в – для поверхности пола и стен, соприкасающихся с грунтом – ?. 
Полученные толщины теплоизоляции были округлены до стандартной толщины плит, выпускаемых промышленностью. 
После этого определяют действительное значение коэффициентов теплопередачи ограждений по формуле: 
, где 
 – действительная толщина тепловой изоляции, м. 
Коэффициент теплопередачи наружных стен: 
 Вт/(м²°С) 
Коэффициент теплопередачи внутренних стен: 
 Вт/(м²°С) 
Коэффициент теплопередачи межэтажных перекрытий (потолка): 
 
 Вт/(м²°С) 
 
2.5. Уточнение площади камер

 
С учетом толщины стен и тепловой изоляции следует уточнить площади  камер. 
Для 1-ой камеры: Длина L = 4,75 м, ширина S = 2,45 м, F = 4,75*2,45 = 11,6 м². 
Для 2-ой камеры: Длина L = 5,01 м, ширина S = 2,45 м, F = 5,01*2,45 = 12 м². 
 
2.6. Расчет теплопритоков, проникающих в холодильные камеры.

 
Расчет теплопритоков необходим  для определения всех теплопритоков, проникающих в холодильные камеры, и служит основой для выбора холодильной  машины. 

Основой для расчета служат:

• план холодильника, ориентированный по сторонам света;
• действительный коэффициент теплопередачи ограждений;
• температурно-влажностный режим в камере и за ограждениями камеры;
• температура, срок хранения и количество поступающих в камеру продуктов и тары.

Суммарный теплоприток ?Q (Вт) определяют по формуле: 
 
?Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄, где 
Q₁ – теплопритоки в камеру ее ограждения, Вт; 
Q₂ – теплоприток от грузов при их холодильной обработке, Вт; 
Q₃ – теплоприток с наружным воздухом при вентиляции камеры, Вт; 
Q₄ – эксплуатационные теплопритоки, Вт. 
 
Расчет теплопритоков следует выполняется для каждой камеры отдельно, результаты сведены ниже в таблицы. 
 
2.6.1. Теплоприток через ограждения охлаждаемых камер.

 
Теплопритоки рассчитывают для всех ограждений камеры: наружных и внутренних стен, перегородок между камерами и неохлаждаемыми помещениями, полов  перекрытий, покрытий. 
   Теплоприток через наружные стены и покрытия охлаждаемых камер определяют по формуле: 
   Q₁ = Q_1T+Q_1С, где 
   Q_1T , Q_1С – теплопритоки в охлаждаемую камеру, возникающие соответственно в результате разности температур с обеих сторон ограждения и в результате действия на ограждение солнечной радиации, Вт. 
   Теплоприток, возникающий под влиянием разности температур, Q_1T (в Вт) определяют по формуле: 
Q_1T = К_д*F (t_Н – t_K), где 
К_д – действительный коэффициент теплопередачи каждого изолированного ограждения, Вт/(м^2оК); 
F – площадь поверхностей ограждения, м²;  
t_Н – расчетная температура наружного воздуха, °С  
t_K – расчетная температура в камере, °С. 
   Для определения площади поверхности стен и перегородок принимают длину наружных стен: 
 
а) для не угловых помещений – между осями внутренних стен; 
 
б) для угловых помещений – от наружной поверхности наружных стен до оси внутренних; 
в) длину внутренних стен – между внутренней поверхностью наружных стен до оси внутренних; 
г) высоту стен – от уровня чистого пола данного этажа до уровня чистого пола вышележащего этажа или до верха засыпки покрытия. 
 
Площадь потолка и пола определяют как произведение длины камеры на ширину, которые измеряются между осями внутренних стен или от внутренней поверхности наружных стен до оси внутренних стен. 
   Площадь поверхности пола и потолка для 1-ой камеры (угловая)  
F₁ = 4,86*2,53 = 12,3 м²;  
 
Площадь поверхности наружных стен для 1-ой камеры (высоту стен принимаем равной 3,28 м.)  
F₂₁ = 4,86*3,28 = 15,9 м²;  
F₂₂ = 2,55*3,28 = 8,4 м²;  
 
Площадь поверхности внутренних стен для 1-ой камеры  
F₃₁ = 4,8*3,28 = 15,7 м²;  
F₃₂ = 2,53*3,28 = 8,3 м²;  
 
Теплоприток от потолка: 
Q_1Tпт = 0,34*12,3*(42,5 – 2) = 169,4 Вт 
 
Теплоприток от наружных стен: 
Q_1Tнс = 0,3*(15,9+8,4)*(42,5 – 2) = 295 Вт 
 
Теплоприток от внутренних стен: 
Q_1Tвс = 0,385*(15,7+8,3)*(32,5 – 2) = 281 Вт 
Q_1T = 169,4 + 295 + 281 = 745,4 Вт 

Теплоприток от солнечной  радиации определяют по уравнению: 
Q_1С = К_р*F*∆t_С, где 
∆t_С – избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации, °С (табл. 2.7). 
 
Таблица 2.7 
Значение избыточной разности температур

 
г. Челябинск расположен на северо-востоке, стены ресторана кирпичные с цементной штукатуркой, следовательно, ∆t_С = 3,5. 
   Для плоской кровли, покрытой темным рубероидом ∆t_С = 17,7. 
   Теплоприток от солнечной радиации учитывают по одной из стен охлаждаемой камеры, через которую проникает наибольшее количество теплоты солнечной радиации, т.е. для которой сумма произведений К_р*F*∆t_С является наибольшей и кровли. 
 
Теплоприток от солнечной радиации от наружных стен: 
Q_1Снс = 0,3*15,9*3,5 = 16,7 Вт 
 
Теплоприток от солнечной радиации от кровли: 
Q_1Скр = 0,37*12,3*17,7 = 80,6 Вт 
(К_р для кровли равен 0,37 Вт/(м²°С)). 
Q_1С = 80,6 + 16,7 = 97,3 Вт 
 
Теплопритоки через пол, не имеющий обогревательных устройств, Q_1П (в Вт) определяют по формуле: 
Q_1П ⁼ ?K_ycл*F(t_н – t_в)*m, где 
К_усл – условный коэффициент теплопередачи соответствующей зоны пола, Вт/(м²К) (табл. 2.8); 
F – площадь соответствующей зоны пола, м²; 
t_H – расчетная температура наружного воздуха, °С; 
t_в – расчетная температура воздуха внутри камеры, °С; 
т – коэффициент, учитывающий относительное возрастание термического сопротивления пола при наличии изоляции. 
 
Таблица 2.8 
Условные значения коэффициентов теплопередачи для не обогреваемых полов располагаемых на грунте

 
Для расчета теплопритоков пол  камеры разбивают на зоны шириной 2 м каждая, начиная от наружной стены. Площадь пола первой двухметровой зоны, примыкающей к углу наружных стен, учитывается дважды, т.е. по направлениям обеих наружных стен, составляющих угол. 
Коэффициент т определяют но формуле: 
, где 
?_i, ?_n – толщина отдельных слоев конструкций пола, м;  
?_i, ?_n – коэффициенты теплопроводности материалов, составляющих конструкцию пола, Вт/(м² К). 
Для неизолированных полов, лежащих на грунте т = 1.  
Q_1П = 0,6*12,3*(45,5 – 2)*1 = 321 Вт 
Аналогично ведем расчет для 2-ой камеры: 
Площадь поверхности пола и потолка для 2-ой камеры (угловая)  
 
F₁ = 5,15*2,55 = 13,1 м²;  
 
Площадь поверхности наружных стен (высота стен 3,28 м.)  
F₂₁ = 5,15*3,28 = 16,9 м²;  
F₂₂ = 2,55*3,28 = 8,4 м²;  
 
Площадь поверхности внутренних стен: 
F₃₁ = 5,06*3,28 = 16,6 м²;  
F₃₂ = 2,53*3,28 = 8,3 м²;  
 
Теплоприток от потолка: 
Q_1Tпт = 0,34*13,1*(42,5 – 2) = 180,4 Вт 
 
Теплоприток от наружных стен: 
Q_1Tнс = 0,3*(16,9 + 8,4)*(32,5 – 2) = 231,5 Вт 
 
Теплоприток от внутренних стен: 
Q_1Tвс = 0,385*(16,6 + 8,3)*(32,5 – 2) = 292,1 Вт 
Q_1T = 180,4 + 231,5 + 292,1 = 704 Вт 

Теплоприток от солнечной  радиации определяют по уравнению: 
Q_1С = К_р*F*∆t_С, где 
∆t_С – избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации, °С (табл. 2.7). 
 
Теплоприток от солнечной радиации от наружных стен: 
Q_1Снс = 0,3*16,9*3,5 = 17,7 Вт 
 
Теплоприток от солнечной радиации от кровли: 
Q_1Скр = 0,37*13,1*17,7 = 85,8 Вт 
(К_р для кровли равен 0,37 Вт/(м²°С)). 
Q_1С = 85,8 + 17,7 = 103,5 Вт 
 
Теплопритоки через пол, не имеющий обогревательных устройств, Q_1П (в Вт) определяют по формуле: 
Q_1П ⁼ ?K_ycл*F(t_н – t_в)*m, где 
 
Для неизолированных полов, лежащих на грунте т = 1.  
Q_1П = 0,6*13,1*(45,5 – 2)*1 = 341,9 Вт 
Результаты расчетов теплопритоков Q₁ сводятся таблицу 2.9. 
 
Таблица 2.9. Теплопритоки через ограждения камер

 
2.6.2. Теплопритоки  от грузов при их холодильной  обработке.

Теплопритоки от грузов при  их холодильной обработке определяют по формуле: 
Q₂ = (G_пp*C_пp + G_Т*C_Т)(t₁ – t₂)  , где 
G_np– суточное поступление продукта, кг/сут;  
С_пр – удельная теплоемкость продукта, Дж/кг К;  
G_Т – суточное поступление тары, кг/сут;  
С_Т – удельная теплоемкость тары, Дж/кг К;  
t₁ – температура продуктов при поступлении, °С;  
t₂ – температура продукта и тары после холодильной обработки, °С. 
Теплоприток Q₂ можно определить по формуле: 
Q₂ = G_пp(i₁ – i₂) , где 
 
i₁, i₂ – энтальпии продукта до и после холодильной обработки, кДж/кг [5, с. 549-550], [7, с. 175]. 
   Величина G_np определяется в зависимости от срока хранения: при 1 – 2-х дневном хранении – 100%, при 3 – 4-х дневном – 60%, свыше 4-х дневного – 40% от емкости камеры. 
   Суточное поступление тары принимают в размере 20% – для деревянной, пластмассовой и стальной; 10% – для картонной; 100% – для стеклянной от суточного расхода продукта. 
   Удельную теплоемкость тары [Дж/(кг К)] принимают в зависимости от материала тары: для стеклянной С_Т = 835; картонной С_Т = 1460; деревянной С_Т = 2500; стальной С_Т = 420; алюминиевой С_Т = 840; пластмассовой С_Т = 2090. 
   При доставке охлажденных продуктов изотермическим транспортом температуру поступающих продуктов t₁ можно принять 5°С – для охлажденного мяса, полуфабрикатов, гастрономических товаров, 8°С – для молока и молочных продуктов, 20°С – для фруктов, овощей, напитков, – 6°С – для замороженных продуктов (мяса, рыба). При доставке неохлажденных продуктов их температуру можно принять на 5 – 8°С ниже расчетной температуры наружного воздуха. В случае доставки продуктов с температурой, равной или ниже температуры воздуха в камере, теплоприток от продукта и тары не учитывается, т.е. Q₂ = 0. 
   Температура продукта после холодильной обработки t₂ принимается 1 – 2°С выше температуры воздуха в камере.  
 
Для расчетов принимаем следующие данные: 
1. Все виды продуктов поступают в картонной таре. 
2. Доставка продуктов производится изотермическим транспортом. 
3. Температура продукта после холодильной обработки t₂ принимается равной +2°С для 1-ой и +5°С для 2-ой камеры.  
 
Срок хранения продуктов для обеих камер составляет 3-4 дня, следовательно, G_пp принимаем в размере 60%. 
 
Результаты расчетов Q₂ сводим в таблицу 2.10. 
 
Q_2мп(т) = G_Т*C_Т(t₁ – t₂)   = 0,1*200*1460*(5 – 2)/86,4 = 1013,7 Вт 
Q_2мп = 200*(247,2 – 233,2)/86,4 = 32,4 Вт 
Q_2-1 = 1013,7 + 32,4 = 1046,1 Вт 
Q_2мжп(т) = 0,1*120*1460*(8 – 2)/86,4 = 1216,7 Вт 
Q_2мжп = 120*(359,7 – 331,8)/86,4 = 39 Вт 
Q_2-2 = 1216,7 + 39 = 1255,7 
Q_2ф/з(т) = 0,1*100*1460*(20 – 5)/86,4 = 2534,2 Вт 
Q_2ф/з = 100*(346,5 – 283,8)/86,4 = 72,6 Вт 
Q_2-3 = 2534,2 + 72,6 = 2606,8Вт 
Q₂^/ = 1255,7 + 2606,8 = 3862,5 
 
Таблица 2.10 Теплопритоки от продуктов и тары при их холодильной обработке