Расчет фруктохранилище для яблок вместимостью 3000 т. в г. Волгоград

Введение

Холодильная машина представляет собой  замкнутую систему из аппаратов  и устройств, предназначенных для  осуществления холодильного цикла, который совершает рабочее вещество. Холодильные машины используют для  охлаждения тел ниже температуры  окружающей среды и для непрерывного поддержания заданной температуры в течение необходимого времени.

Холодильная установка включает в  себя холодильную машину, трубопроводы и сооружения, необходимые для  проведения технологических процессов  при низких температурах (тепловая обработка, хранение и т. д.).

Холодильная техника достигла современного уровня, пройдя длительный путь развития. В середине XVIII в. У. Кулен создал первый лабораторный аппарат для  получения искусственного холода, но только во второй половине XIX в. машинное охлаждение приобретает промышленную основу и начинает применяться при заготовке и транспортировании скоропортящихся продуктов. Первая холодильная V установка для замораживания мяса была построена в Сиднее (Австралия) в 1861 г. В 1876 г. впервые на судне-рефрижераторе с искусственным машинным охлаждением была осуществлена перевозка мяса. Первые стационарные холодильники были построены в Бостоне и Лондоне в 1881 г. В России впервые искусственный холод был применен в 1888 г. на рыбных промыслах в Астрахани, и в том же году на Волге начала эксплуатироваться рефрижераторная баржа с воздушной холодильной машиной, положившая начало развитию отечественного рефрижераторного водного транспорта.

Общая холодопроизводительность компрессоров, установленных в машинных отделениях холодильников производственных и торговли составляет более 7500 млн. кВт. Современное холодильное оборудование обеспечивает поддержание в камерах замораживания и хранения температур соответственно -30 (-35) и -20 (-25) °С, что позволяет сократить продолжительность замораживания и потери массы продуктов при их хранении.

Внедряются и совершенствуются системы автоматизации работы холодильного оборудования. Отечественное холодильное  машиностроение освоило выпуск, современного холодильного оборудования, в том числе одно- и двухступенчатых агрегатов с винтовыми компрессорами, унифицированных холодильных машин и агрегатов нового поколения, автоматизированных блочных машин полной заводской готовности. На молочных предприятиях применяют аккумуляторы холода, позволяющие уменьшить холодопроизводительность установок и расход энергоресурсов. С этой же целью внедряется естественный холод.

В послевоенные годы предприятия торговли и общественного питания стали  интенсивно оснащаться мелкими холодильными установками (шкафами, прилавками, витринами), и в настоящее время темпы оснащения все нарастают. Отечественные заводы изготовляют 40 типоразмеров торгового холодильного оборудования и 15 типов холодильных агрегатов к ним. Из года в год увеличивается выпуск бытовых холодильников. Освоено производство двухкамерных холодильников и морозильников, а также высококомфортных холодильников с принудительной циркуляцией охлаждающего воздуха.

Большой путь развития прошла и холодильная  техника, используемая на рефрижераторном транспорте, который является важнейшим звеном непрерывной холодильной цепи, обеспечивающей I сохранность скоропортящихся продуктов от момента производства до реализации. В настоящее время железнодорожным холодильным транспортом осуществляется около 95 % перевозок продуктов. К 1917 г. по железным дорогам 97 % скоропортящихся грузов перевозили в обычных крытых вагонах. В эксплуатации было лишь 6000 вагонов-ледников грузоподъемностью до 10 т. С 1983 г. вагоны-ледники пере-тали эксплуатироваться, и в настоящее время изотермический парк состоит из 5-вагонных секций и автономных рефрижераторных вагонов (АРВ).

Существенное развитие получил  и автомобильный холодильный  транспорт, используемый для внутригородских  и меж-- городских перевозок небольших  партий скоропортящихся грузов.

Искусственный холод получил широкое  применение во всех отраслях народного  хозяйства -- пищевой и химической, торговле и общественном питании, при  проходке шахт и тоннелей, кондиционировании  воздуха, закалке стальных изделий, в медицине, шелководстве, цветоводстве, фармацевтической промышленности и др. Это стало возможным в результате широкого развития комплексных научно-исследовательских работ в области хладотехники, больших достижений холодильного машиностроения, совершенствования и унификации оборудования.

Цель дипломного проекта - расчет фруктохранилище  для яблок вместимостью 3000 т. в  г. Волгоград 

Фруктохранилище в городе Волгоград  предполагает наличие 10 камер:

1-10-камера хранения яблок ( 0?С  );

Расчетные параметры города Клин

1 - глубина промерзания грунта составляет 10-12м;

2 - глубина промерзания грунта 115 см;

3 - среднегодовая температура 7,6 ?С;

4 - расчетная летняя температура  35 ?С;

 

1. Выбор расчетного температурного  режима работы

Исходные данные

Проект фруктохранилище для  яблок вместимостью 3000 т. в г. Волгоград. B холодильнике хранятся яблоки

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

t_н=0,4*t_ср+0,6*t_max (1.1)

t_ср=7,6 ([1] c. 426 приложение 13)

t_max=35 ([1] c. 426 приложение 13)

где t_cp- температура в 13 часов самого жаркого месяца, °С;

t_max - максимальная температура, °С.

t_н=0,4*7,6+0,6*35

t_н= 24⁰С

Расчетные параметры воды на охлаждение конденсатора. Вода на охлаждение конденсатора берется на 6 ⁰C ниже температуры воды, выходящей из конденсатора, тогда ([1] с. 193)

(1.2)

t_w1=22

t_w2= t_w1+6

t_w2=22+6

t_w2=28⁰С

t_k=30⁰С

 

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

Таблица 1- Расчетные параметры  внутреннего воздуха внутри камеры, температуры продуктов и продолжительность их охлаждения

Вид продукта	Расчетные параметры воздуха	Температура( 0C)	Продолжительность термообработки, ч
	Температура (0C)	Влажность (%)	Поступление продукта	Выпуск продукта
Яблоки	0	85	20	2	24

Расчетные параметры грунта

Температура поверхностного слоя грунта изменяется вслед за сезонными изменениями  температуры наружного воздуха. Среднегодовая температура в  городе Волгоград t_ср =7,6⁰C ([1] с. 425 приложение 13), следовательно температура грунта t_ср.гр.=10,8⁰C на глубине 1,2 м

2. Определение вместимости, площадей  камер

Вместимость камер

Вместимость камеры хранения яблок  принимаем равно 100% от общей вместимости  В_{зам. м.}=3000

В связи с тем что в холодильнике хранится 1 вид продуктов я делаю  планировку 10 камер по 300т.

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

V_гр.=B/g_v(2.3)

где g _v - норма загрузки единицы объема, т/м³ ([1] с. 252 таблица 61)

Грузовой  объем камеры хранения яблок

 

V_{гр. яб.}=300/0,34

V_{гр. яб.}=883м³

Общий грузовой объем камер хранения яблок

V_гр.=883*10

V_гр.=8830 м³

Грузовая  площадь камер ([1] с 254)

F_гр.=V_гр./h_гр.(2.4)

где h_гр. - высота штабеля, принимаем h_гр.= 5м ([1] с. 270)

Грузовая  площадь хранения яблок

F_{гр. яб.}=883/5

F_{гр. яб.}=177м²

Общая грузовая площадь камер

F_гр.=177*10

F_гр.=1770 м²

Строительная  площадь камер ([1] с. 255).

F_стр.=F_гр./в(2.5)

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

Строительная  площадь камеры хранения яблок

 

F_{стр. зам. м.}=177/0,7

F_{стр. зам. м.}=253м²

Общая строительная площадь камер яблок

F_стр.п.=253*10

F_стр.п.=2530 м²

Число строительных прямоугольников ([1] с. 255)

n= F_стр./f_пр

где f_пр - площадь одного строительного прямоугольника, определяется сеткой колонн. Принимаем сетку колонн 12x12м ([1] с. 270)

f_пр=144 м²

Число строительных прямоугольников  для камеры хранения яблок

n _{зам. м.}= 253/144

n_зам.м.=1,76

принимаем n_зам.м=2

Общие число строительных прямоугольников  для камеры хранения яблок

n _п.=2*10

n _п.= 20

 

Общая площадь охлаждаемых помещений

F_охл.= 253 *10

F_охл.= 2530 м²

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). При проведении расчетов площадь, отводимую для вспомогательных помещений, принимают равной 20.. .40 % суммы площадей помещений:

F_всп=(0,2…0,4)?F_охл(2.14)

F_всп=0,4*2530

F_всп=1012м²

Площадь служебных помещений

Площадь, отводимую для служебных  помещений, принимают равной

5...10% суммы площадей помещений  ([1] с. 258):

F_служ=(0,05…0,1) ?F_охл(2.17)

F_служ=0,1*2530

F_служ=253м²

Площадь компрессорного цеха

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

 

F_км.ц=(0,1…0,15) ?F_охл(2.18)

F_км.ц=0,15*2530

F_км.ц=380м²

Общая площадь холодильника

F=2530+1012+253+380

F=4175м²

Расчет  автомобильной платформы

Поступление и выпуск грузов ([1] с. 385)

(2.18)

М_пост.=84т.

(2.20)

М_вып.=84т.

где U- кратность грузооборота (U=5 ([1] c.387));

M_пост., M _вып.. - количество ежедневного поступления и выпуска продукта, т.к. учитывают возможное отклонение, количество грузов, поступающих или выпускающихся в отдельные дни от среднемесячной величины (M _пост. =2;М_вып..=1,4 ([1] c.387)).

Поступление и выпуск продуктов автомобильным  транспортом

 

М_ав.тр.=М_пост.+М_вып. (2.21)

М_ав.тр.=84+84

М_ав.тр.=168т.

Число автомашин, подаваемых за сутки  к платформе холодильника

(2.22)

где q _авт. - грузоподъемность одной автомашины (q _авт. = 5т ([1] c.388));

з _авт. -коэффициент использования грузоподачи автомашин (з _авт. = 0,6)

n_авт.=56

Длина автомобильной платформы ([1] c.388)

(2.23)

где b _авт. - ширина автомобиля (м);

ф- время выгрузки и загрузки одной машины (ф =0,5 ([1] c.389));

m_а - коэффициент неравномерной подачи (m_a=l,5 ([1] c.389));

Ш- доля автомашин, подаваемых в дневную  смену (Ш = 1 ([1] c.389)).

 

Расчет железнодорожной платформы

Поступление и выпуск продуктов  железнодорожным транспортом

М_ж.тр.=М_пост.+М_вып. (2.24)

М_ж.тр.=84+84

М_ж.тр.=168т.

Число железнодорожных вагонов, пребывающих  за сутки к платформе холодильника ([1] c.388)

(2.25)

где m_ваг. - грузоподъемность железнодорожного вагона, т (для цельнометаллического четырехосного вагона = 25т). ([1]c.388)).

n=7

Длина железнодорожной платформы ([1] c.388)

(2.26)

где l_ваг. - полная длина вагона (длина цельнометаллического четырехосного вагона = 25м); k_ваг- коэффициент, учитывающий неравномерность подачи вагонов к платформе холодильника, равный (1…1,5); П - число подачи вагонов к платформе холодильника в сутки, равное;

Полученный результат L_ж должен округлятся до значения, кратного длине вагона.

3. Расчет и выбор изоляции

Конструкция наружной стены холодильника типовая "сэндвич" панель:

Стальной лист

Пенополиуретан

Стальной лист

Теплоизоляция (пенополиуретан).

Толщина теплоизоляционного слоя ([1] с. 303) :

(3.1)

где д_i- толщина теплоизоляционного слоя ограждения, м;

л- коэффициент теплопроводности соответствующего слоя ограждения Вт/м*К;

к- требующий коэффициент теплопередачи  ограждений;

б_н - коэффициент теплоотдачи с наружной или более холодной стороны ограждения, Вт/м²*К;

а_в - коэффициент теплопередачи с внутренней стороны ограждения, Вт/м²*К.

Нормы проектирования значений a_н, а_в, к. для различных ограждений из условий недопущения конденсации влаги на поверхности ограждений. При t _ср = 10,8°С и t в внутри камеры из таблиц определяем значение к для наружных стен. Для наружных стен и покрытий а_н, =23,3 Вт/м²*К ([1] с. 305 таблица 66). Для внутренних поверхностей a_в=8 Вт/м²*К ([1] с. 305 таблица 66) с умеренной циркуляцией a_в=10,5 Вт/м²*К ([1] с. 305 таблица 66). Расчет производится для камеры хранения с наименьшей температурой.

Наружная стена

д _из=0,097м

Для стандартных плит выбираем: д _из=100мм

Коэффициент теплопередачи наружной стены:

Перегородка между камерами, к = 0,25 Вт/м²*К ([1] с. 304 таблица 65)

Перегородка разделяет камеры и  имеет такую же структуру, что  и внутренние стены, определяется толщина  между камерами:

б_в=10,5 Вт/(м2*К)([1] c. 305 таблица 66)

б_н=9 Вт/(м²*К)([1] c. 305 таблица 66)

 

д _из=0,032м

Принимаем толщину теплоизоляции  перегородки: д _из=50мм

Принимаем коэффициент теплопередачи  перегородки

К_д= 0,59 Вт/м²*K ([1] c. 304 таблица 65)

Покрытие пола

Покрытие пола в камере хранения яблок

д _из=0,48м

Принимаем толщину теплоизоляции  пола: д _из=500мм

Покрытие охлаждаемых камер.

Покрытие в камере хранения яблок

д _из=0,157м

Принимаем толщину теплоизоляции  покрытия: д _из=200мм

 

4. Тепловой расчет холодильной  камеры

Теплоприток через ограждение ([1] с. 343)

Q₁=Q_1T+Q_1c (4.1)

где Q_1т.- теплоприток через ограждение камеры из-за разности температур у ограждения, Вт ([1] с. 344)