Методическое обеспечение

1.Методические указания по выполнению практических работ.

Тепловой баланс достигается при равенстве теплопритока в охлаждаемое помеще­ние Q_T и теплоотвода Q₀ , т.е. при Q_T = Q_o.

При этом в помещении устанавливается определенная темпе­ратура t_р,, называемая равновесной.

Уравнение теплового баланса можно записать так, Вт:

где Q₁ — теплоприток через ограждения помещения, возникаю­щий в результате разности температур с обеих сторон ограждения и под воздействием солнечной радиации; Q₂ - теплоприток от грузов при их охлаждении и замораживании; Q₃ — теплоприток с наружным воздухом при вентиляции помещения; Q₄ — теплопри­ток, обусловленный эксплуатацией помещения; Q₅ — теплопри­ток от продуктов растительного происхождения, возникающий в результате их дыхания.

Теплопритоки непостоянны во времени. Наибольшую долю в тепловом балансе составляют теплопритоки Q₁ и Q₂. Теплоприто­ки Q₁ и Q₃ повторяют динамику изменения температуры наруж­ного воздуха, и их максимум приходится на самый жаркий пери­од года. Изменение Q₂ зависит от графика поступления грузов на холодильник. При значительных колебаниях тепловой нагрузки в течение суток иногда приходится строить графики теплопритоков за сутки и также выбирать расчетный период.

Различают расчетные нагрузки на компрессор и на камерное оборудование.

Производительность компрессора следует выбирать равной мак­симуму суммы теплопритоков в обслуживаемые помещения, хотя максимальная нагрузка каждой из обслуживаемых холодильных камер может быть разной, т.е. может не совпадать со временем максимальной нагрузки других камер.

Теплоприток Q₄, обусловленный эксплуатацией помещений, — это суммарные теплопритоки от электрического освещения, рабо­тающих электродвигателей, людей, а также открывания дверей.

Теплоприток от продуктов растительного происхождения Q₅ определяют с учетом теплоты дыхания плодов и овощей во время охлаждения и хранения. По суммарным теплопритокам для каждого отдельного помещения определяют нагрузку на камерное оборудование Q_об  необ­ходимую площадь поверхности приборов охлаждения (тепловую нагрузку испарителей), систему воздухораспределения в каждой камере.

Системы охлаждения холодильных камер. Системы подразделя­ют по следующим признакам:

виду охлаждающей среды и способу распределения рабочего вещества по объектам охлаждения — на системы непосредствен­ного охлаждения (безнасосные и насосно-циркуляционные) и си­стемы охлаждения с промежуточным хладоносителем (открытого и закрытого типов);

способу размещения основного оборудования — на системы централизованного или децентрализованного охлаждения.

В зависимости от условий отвода теплоты от охлаждаемых объек­тов и продуктов эти системы подразделяют на системы с контактным и бесконтактным охлаждением.

В системах непосредственного охлаждения теплота от объектов отводится непосредственно холодильным агентом, протекающим в приборах охлаждения, которые одновременно выполняют роль испарителя холодильной машины и располагаются в охлаждаемых помещениях. При этом агрегатное состояние холодильного агента в таких приборах изменяется (он кипит).

Безнасосные системы охлаждений подразделяют на прямоточ­ные и с отделителем жидкости. В прямоточных системах жидкий холодильный агент подается под действием разности давлений конденсации и кипения. Для обеспечения безопасной и устойчи- . вой работы компрессора необходимо, чтобы в него поступал пе­регретый пар. Для этого количество холодильного агента, подава­емое в приборы охлаждения, должно соответствовать тепловой нагрузке Q₀.

Прямоточные системы используют лишь на малых холодиль­ных установках, преимущественно на хладоновых.

Насосно-циркуляционные системы применяют преимуществен­но на крупных холодильных установках. В этих системах жидкий холодильный агент в приборы охлаждения подается под давлени­ем, создаваемым насосом.

В прямоточной системе с нижней подачей жидкого холодиль­ного агента в приборы охлаждения используют вертикальные цир­куляционные ресиверы, выполняющие одновременно функции отделителя жидкости.

Применяют также системы с верхней подачей жидкости в при­боры охлаждения. Такая система наряду с определенными преимуществами (меньшая вместимость холодильного агента, отсутствие влияния гидростатического столба жидкости на температуру кипения и т.д.) обладает меньшей интенсивностью теплообмена в приборах охлаждения из-за худшей смачиваемости охлаждающей поверхности.

В системах охлаждения с промежуточным хладоносителем теп­лота от объектов отводится промежуточным жидким хладоноси­телем, протекающим в приборах охлаждения. Циркуляция хладоносителя осуществляется в приборах охлаждения центробежными насосами, при этом в приборах охлаждения хладоноситель не­сколько нагревается (на 2 —3°С) без изменения агрегатного со­стояния, а в испарителе при температуре кипения холодильного агента охлаждается.

Различают закрытые и открытые системы охлаждения хладоносителями. В закрытой системе применяют оборудование закры­того типа (кожухотрубный или кожухозмеевиковый испаритель, трубные приборы охлаждения — батареи). В открытой системе ис­пользуют испарители открытого типа, что приводит к повышен­ной коррозии металла. Закрытые системы охлаждения получили более широкое распространение.

В системах охлаждения с промежуточным хладоносителем ис­ключается проникновение холодильного агента в охлаждаемые помещения, так как испаритель и все его трубопроводы находят­ся в машинном отделении.

Способы отвода теплоты от потребителя холода. Отвод теплоты от охлаждаемых (замораживаемых) объектов осуществляют путем иx контакта непосредственно с рабочей средой (холодильным аген­том, хладоносителем) или со средой через разделяющую их стенку либо через подвижную промежуточную среду. В качестве промежуточной среды чаще всего используют воздух или специальную газовую среду.

При контактном способе отвода теплоты объект погружают в охлаждающую среду или орошают ею. При этом агрегатное состояние жидкого азота и хладонов может изменяться (могут кипеть). Теплообмен происходит конвективным путем и характеризуется высокой интенсивностью, небольшой продолжительностью, не­значительной потерей массы продукта. Недостаток — возможное ухудшение качества продуктов при непосредственном контакте с некоторыми средами.

По бесконтактному способу охлаждения работают система батарейного охлаждения, воздушная и смешанная системы охлаждения.

При батарейном охлаждении теплота отводится батареями (при­стенными, потолочными) при естественной скорости движения воздуха у батарей. При воздушном охлаждении теплота отводится воздухоохладителем при принудительной циркуляции воздуха.

Различают системы охлаждения с внутрикамерным отводом теплоты и внекамерным отводом внешних теплопритоков. В первом случае приборы охлаждения устанавливают в камере, во втором в ней размещают только внутрикамерные приборы, а приборы для отвода внешних теплопритоков устанавливают вне камеры — в продухе, воздухонепроницаемо отделенном от камеры.

При воздушном охлаждении воздух перемещается вентилято­ром, скорость его может достигать 10 м/с и более.

При смешанной системе охлаждения камеру оборудуют бата­реями и воздухоохладителями.

Батарейную систему охлаждения применяют в камерах хране­ния неупакованных мороженых продуктов, так как при использовании воздушных систем наблюдаются повышенные потери массы.

Однако батарейная система имеет существенные недостат­ки — большую неравномерность полей влажности и температу­ры воздуха в помещении, недостаточную интенсивность теплообмена между воздухом и продуктом, воздухом и поверхностью приборов охлаждения и т.д., поэтому ее заменяют воздушной системой.

В воздушных системах различают системы канального и беска­нального распределения воздуха. В первом случае в помещении располагают два или один канал. В настоящее время двухканальную систему используют редко. При одноканальной системе отепленный воздух всасывается через входной патрубок вентилятора. Одноканальную систему применяют для камер охлаждения и замораживания и для камер хранения.

В бесканальной системе при подаче воздуха в помещение через насадки применяют различные сопла, скорость выходящего из них воздуха 10 - 15 м/с. В результате смешивания с воздухом камеры скорость потока быстро гасится.

В камерах хранения широко применяют компактные подвесные воздухоохладители. Их можно устанавливать также около стен  или на антресолях либо подвешивать к потолку.

Контрольные вопросы

1. Что такое тепловой баланс?

2. Классификация систем охлаждения холодильных камер?

3. Какие существуют способы отвода теплоты от потребителя холода?

Задание для СРСП:

1. Охлаждение колбасных изделий и мясных консервов. Охлаждение яиц.

2. Охлаждение рыбы. Охлаждение животных пищевых жиров.

Задание для СРС: оформить результаты практической работы № 4. Ответить на вопросы для самопроверки. Подготовиться к опросу по темам лекции и СРСП.