Разработка проекта технологической линии производства мороженого

К –  коэффициент теплопередачи ограждения, принимаемый в зависимости от характера ограждения и температур по обе стороны от него, Вт/(м∙ºС);

- толщина ограждения, м.

Таблица 7.2.

Параметры ограждений

Параметр	Стены по сторонам света				Покрытие (потолок)
	С	Ю	З	В
δнес. огр, м	0,40	0,26	0,40	0,26	0,5
tизб, °С	0	3,2	4,7	3,9	13,2
α1, Вт/м2·°С	10,5	10,5	10,5	10,5	10,5
α2, Вт/м2·°С	23,3	8	23,3	8	8
К, Вт/м2·°С	0,29	0,26	0,29	0,26	0,26

 

Рассчитываем толщину изоляции для каждой стены соответственно [19].

  ,                              (7.2.2)

 откуда

,                      (7.2.3)

λ_из- коэффициент теплопроводности изоляции.

Для северной и западной стен

 м.

Пересчитываем коэффициент теплопередачи для  стен с учетом выбранной изоляции по формуле 7.3.2:

 Вт/м²·°С.

Для южной и восточной стен:

 м.

Пересчитываем коэффициент теплопередачи для  стен с учетом выбранной изоляции по формуле 7.3.2:

 Вт/м²·°С.

Рассчитываем  толщину изоляции для бетонного  перекрытия:

 м.

Пересчитываем коэффициент теплопередачи для  перекрытия с учетом выбранной изоляции по формуле 7.3.2:

 Вт/м²·°С.

По  стандарту теплоизоляционные материалы  выпускаются следующей толщины: 25, 30, 50, 100, 150 мм.

Соответственно для северной и западной стен выбираем две плиты толщиной 25 и 100 мм; для южной и восточной стен выбираем две плиты толщиной 30 и 100 мм; для потолка две плиты толщиной 30 и 150 мм.

 

 

 

 

 

4. Расчет теплопритоков

 

Общий теплоприток в камеру складывается из [19]:

,                                (7.2.4)

 - теплоприток через ограждающие поверхности; 

  - внутренние теплопритоки;    

  - внешние теплопритоки.    

Теплоприток через ограждающие поверхности  состоит из теплопритоков от стен и потолка.

Теплоприток через стены находится по формуле:

,                             (7.2.5)

где t_н =  17,1°С – расчётная летняя температура для Смоленска;

-площадь стены.

Рассчитаем  теплопритоки для каждой из стен.

Вт.

Вт.

Вт.

Вт.

Теплоприток через потолок:

Вт.

Суммарный теплоприток через ограждения находится по формуле:

                   (7.2.6)

Вт.

Внутренние  теплопритоки рассчитаем как:

,                                 (7.2.7)

где   теплопритоки от освещения;

 - теплопритоки от работающих в камере людей; 

  - теплопритоки от поступающих в камеру продуктов.    

Теплоприток от поступающих в камеру продуктов  рассчитывается по формуле:

,                                (7.2.8)

где t_нач – начальная температура продукта, поступающего в камеру, которую для мороженого мы принимаем равной -5 °С;

с_пр – удельная теплоёмкость продукта, которую мы принимаем равной  
3,90 кДж/кг·°С;

G_пр – суточное поступление продукта в ккамеру;

Т- коэффициент  перевода времени;

с_т- теплоемкость тары;

к_т – коэффициент, учитывающий массу тары.

Вт.

                                        ,                                          (7.2.9)

Где А – количество теплоты, выделяемой осветительными приборами при освещении 1 м² пола. Рекомендуется принимать 1,2 Вт/ м²;

S – полезная площадь пола.

Вт.

 ,                                   (7.2.10)

Где N – число людей, одновременно находящихся в помещении;

τ- время  работы, сут. Рекомендуется принимать 2 человека, работающих по 4 ч/сут. Тогда

Вт.

Тогда согласно 7.3.6

 Вт.

 

К внешним  теплопритокам относятся теплопритоки от открывания дверей и от воздухоохладителя. Теплоприток от воздухоохладителя учтем позже в размере 10% от общего теплопритока.

Теплопритоки  от открывания дверей определяются следующим  образом:                                           ,                                (7.2.11)

где              ;                                (7.2.12)

;                                      (7.2.13)

,                                        (7.2.14)

Где H и L – ширина и высота двери;

Е- коэффициент  эффективности защитного устройства;

n- число проходов через дверь;

- время открытия и закрытия  дверей;

- время, в течение которого  происходит занос продукта в  камеру;

- энтальпии воздуха в помещении, определяемые по h-d диаграмме.

                                             (7.2.15)

Где - коэффициент, зависящий от способа погрузки. Для ручной погрузки =5 мин/т. Тогда

мин.

;

;

;

кВт=310 Вт.

Таким образом величина общего теплопритока через камеру находится как:

 Вт.

По  данному общему теплопритоку производится подбор холодильной машины.

 

5. Выбор холодильной машины

 

По  расчетам (см. п. 7.3.4) получили Q = 4005,76 Вт. Ориентируясь на это значение, проведем подбор холодильной машины для камеры хранения мороженого. Заданному значению удовлетворяет комплексная среднетемпературная холодильная машина на базе агрегатов «Maneuropr» (Франция) и воздухоохладителей производства фирмы LU-VE (Италия) и Guentner (Германия) марки S2HC 49 E50 с холодопроизводительностью 4,28 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет агрегатного узла скороморозильного аппарата

 

В скороморозильном аппарате применяются агрегаты Bitzer. Для расчетов выбираем агрегат с водяным охлаждением, модель K1353T/S66F-60.2 44.0 / 202.2.

Рассчитаем  температуры процессов в холодильной установке и построим её цикл при помощи программы «Cool Pack» [25].

Температура конденсации

,                                         (7.3.1)

где - температура окружающей среды.

 - температурный напор в воздушном конденсаторе. Принимается примерно на 10-20°С выше температуры внутри камеры. Тогда

 ºС.

Найдем  температуру в испарителе:

,                                                  (7.3.2)

где – температурный напор в воздухоохладителе испарителе. Принимают . Тогда

.

Используемый  хладагент – R 22. Перегрев хладагента в компрессоре Δt₁=10 К; переохлаждение жидкого хладагента Δt₂=5 К.

Цикл  холодильной машины имеет следующий вид (рис. 7.1) [25].

Расчетные параметры цикла занесем в таблицу 7.3.

Таблица 7.3

Параметры цикла холодильной машины

Параметры	Точки на диаграмме
	1	2´	2´´	2	3	4	4´
Температура t, °С	91,8	35,0	35,0	30,0	-40,0	-40,0	-30,0
Энтальпия h, кДж/кг	464,0	415,5	243,0	236,5	236,5	388,4	394,7

 

Рис. 7.1. Цикл холодильной машины

 

 

Полезная  массовая холодопроизводительность:

;                                            (7.3.3)

 кДж/кг.

Полная  массовая холодопроизводительность:

;                                             (7.3.4)

 кДж/кг.

Массовый  расход хладагента:

 ,                                                       (7.3.5)

где Q – установленная мощность агрегата. Для агрегата данной марки Q=59,0 кВт. Тогда

 кг/с

Удельная  работа компрессора:

;                                               (7.3.6)

 кДж/кг.

Холодильный коэффициент цикла:

;                                                    (7.3.7)

.

Полная  объемная удельная холодопроизводительность:

;                                                         (7.3.8)

кДж/м³.

 

Далее пользуясь полученными данными можно рассчитать количество теплоты, которое можно отвести из предконденсатора и направить на нагревание воды в рубашке сливкосозревательной ванны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Энергосберегающее решение нагревания смеси мороженого

 

Согласно  технологии приготовления смеси мороженого, в сливкосозревательной ванне должна поддерживаться температура 35-40ºС.

Количество  теплоты, выделяющееся в предконденсаторе:

;                                                         (7.4.1)

кВт.

Количество  теплоты, необходимое для нагрева воды в рубашке ванны:

,                                                         (7.4.2)

где с- теплоемкость воды, ;

m – масса воды, находящейся в рубашке ванны, кг;

конечная температура в рубашке ванны, ºС;

начальная температура в рубашке ванны, ºС;

- время работы ванны, с.

Для нагрева  130 кг воды в ванне от 10 до 40ºС необходимо затратить:

кВт.

В предконденсаторе происходит отбор тепла от фреона и передача его воде. Таким образом, при направлении горячей воды в рубашку сливкосозревательной ванны теоретическая экономия энергии составит:

;                                                         (7.4.3)

кВт.

Таким образом, можно минимизировать энергетические затраты работы предприятия  и  уменьшить их на 9,7 кВт в смену.

Схема энергетических потоков до внедрения энергосберегающего решения и после него представлена в приложении В.

 

5. Техническое решение циркуляции теп<span class="dash0417_0430_0433_043e_043b_043e_0432_043e_043a_00203_002cTitle__STD3__Char" style=" font-family: 'Times New Roman', 'Arial'; font-size: 14pt; font-weight: normal