Расчет холодильной установки, камер охлаждения и хранения мяса, камер хранения жиров и субпродуктов в замороженном виде, их изоляции. Выбор температурных режимов работы холодильной установки, определение потребной холодопроизводительности компрессоров.
Аннотация к работе
Холодильник представляет собой одноэтажное кирпичное здание с сеткой колонн 6х12 метров и строительной высотой 6 метров. Планировка холодильника имеет два коридора, ширина одного коридора 9 метров, а второго 3 метра. Холодильник включает в себя: - четыре камеры однофазного замораживания, мяса в которые поступает в полутушах на подвесных путях, в этих камерах происходит понижение температуры мяса от 35°С до-8°С при темп. в камере-35°С, влажности воздуха 90% и циркуляции воздуха 3 метра в секунду, общая производительность 125 тонн в сутки; В этих камерах происходит понижение температуры мяса от 35°С до 4°С при темп. в камере-5°С, влажности воздуха 90% и циркуляции воздуха 2 метра в секунду, общая производительность 125 тонн в сутки; Для поддержания температурного режима помещений холодильника спроектирована холодильная установка с насосно-циркуляционной подачей холодильного агента в приборы охлаждения, работающая на три температурных режима: - Первый режим - температура кипения t0 =-45 °С.
Введение
Развитие пищевой индустрии, направленное на надежное обеспечение страны продовольствием, предусматривает увеличение производства и улучшения качества сельскохозяйственной продукции. При этом особая роль в обеспечении сохранности продукции отводится холодильной технике, которая, в последнее время развивается быстрыми темпами.
В настоящее время холодильная техника нашла широкое применение в пищевой и фармацевтической промышленности, в торговле и машиностроении, при кондиционировании воздуха и сооружении ледяных искусственных катков, в строительстве и медицине. И этот перечень далеко не полон. Применение холода улучшает технологию производства и качество многих продуктов, не говоря уже о том, что в настоящее время хранение продуктов, как краткосрочное, так и длительное, без холода практически не мыслится. Широкое внедрение холодильных установок в торговле улучшает снабжение потребителей высококачественными продуктами питания, способствует снижению издержек обращения и повышает культуру торговли.
На современных мясокомбинатах холодильной обработке подвергается все вырабатываемое мясо и мясопродукты, такие же задачи ставят перед собой холодильные предприятия и других отраслей пищевой промышленности. Поскольку холодильная обработка является, до известного предела, довольно трудоемким процессом то она требует комплексной механизации работ и автоматизации производственных процессов. Выполнение данной задачи, в конечном итоге, позволит перейти к полностью автоматизированным холодильным установкам и комплексно - механизированным холодильникам.
Развитие холодильной промышленности во всем мире неразрывно связано с развитием всех отраслей науки и техники. В последние годы разрабатываются и внедряются новые изоляционные материалы, строительные конструкции, приборы автоматики. Совершенствуются схемы холодильных установок, обеспечивающие стабильные температурные режимы и облегчающие обслуживание установок и их автоматизацию. Все более широкое применение в холодильной промышленности находят вычислительная техника и автоматические системы управления. Внедрение такой техники позволяет поднять уровень эксплуатации холодильных установок на новую ступень, соответствующую современному развитию техники.
Холодильная установка представляет собой совокупность машин, аппаратов, приборов и сооружений, предназначенных для производства и применения искусственного холода. Исходя из этого определения холодильная установка помимо основных элементов, входящих в состав холодильной машины и необходимых для осуществления обратного термодинамического цикла, включает в себя еще аппараты, приборы, трубопроводы и сооружения, необходимые для реализации технологических процессов при низких температурах.
Холодильные установки находят все более широкое применение во многих отраслях промышленности, а развитие некоторых отраслей нельзя себе представить без использования искусственного охлаждения.
В пищевой промышленности искусственное охлаждение обеспечивает длительное сохранение высокого качества скоропортящихся продуктов; и именно изза недостаточного еще использования холода в мире теряется до 40% произведенных пищевых продуктов.
Основным назначением холодильного предприятия в пищевой промышленности является создание условий, обеспечивающих сохранность и высокое качество скоропортящейся продукции животного и растительного происхождения. Эта задача может быть успешно решена созданием непрерывной холодильной цепи, т.е. комплекса технических средств, обеспечивающих непрерывное воздействие низки температур на скоропортящиеся продукты начиная с момента их производства (или заготовки) до их потребления.
Холодильник - это промышленное предприятие, предназначенное для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов. Холодильники имеют характерные особенности. В них обрабатываются и хранятся продукты, требующие для своего сохранения поддержания заданных температур ниже температуры окружающей среды и определенной относительной влажности, а в некоторых случаях - заданной подвижности воздуха и определенного воздухообмена или даже определенного состава газовой среды (например, при хранении фруктов в среде с повышенным содержанием диоксида углерода или другого газа).
Теплота и влага наружного воздуха стремятся проникнуть в холодильник, что требует создания специальных ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещений и разработки методов устранения.
Большой объем перемещаемых грузов и необходимость быстрой их разгрузки требует широкого применения транспортных средств.
К холодильникам предъявляются высокие санитарные требования.
Распределительные холодильники предназначены для равномерного обеспечения городов и промышленных центров продуктами питания, производство которых носит сезонный характер, в течении всего года. Распределительный холодильник характеризуется относительно большой вместимостью помещений для хранения продуктов. В средних и крупных промышленных центрах распределительные холодильники часто имеют производственные цехи: производства мороженного, водного и сухого льда, фасовки масла и др. Такие предприятия называют хладокомбинатами.
1. Технико-экономическое обоснование
В данном проекте для достижения оптимальных экономических и экологических параметров холодильника необходимо принять ряд технических решений в создании холодильной установки.
Так как емкость не большая, то принято одноэтажное здание холодильника. Для лучшего распределения строительных квадратов по камерам выбрана сетка колон 6 на 12 метров.
Проектом предусмотрена аммиачная, насосно-циркуляционная схема с непосредственным охлаждением. Такое техническое решение наиболее выгодно. Система с непосредственным охлаждением по оборудованию проще, в ней отсутствует испаритель для охлаждения хладоносителя и насосы для его циркуляции, вследствие чего требуется меньшие первоначальные экономические затраты по сравнению с системой с промежуточным хладоносителем.
Схеме с непосредственным охлаждением соответствуют и меньшие затраты электроэнергии так как: Во первых, температура кипения выше, так как значительно меньше перепад температур между кипящим аммиаком и воздухом в камере потому, что отсутствует перепад температур между промежуточным хладоносителем и хладагентом, обычно находящийся в пределах от четырех до шести градусов.
Во вторых при охлаждении хладоносителем появляется дополнительный расход электроэнергии, обусловленный не только работой привода насосов, но и дополнительной нагрузкой на компрессора, возникающей в результате превращения в теплоту работы насосов.
Рабочим телом в холодильной установке служит аммиак имеющий цену в пределах от 9 до 11 рублей за килограмм, аммиак намного дешевле фреонов стоимость которых колеблется от 27 до 50 рублей за килограмм. Следовательно уменьшается затраты на холодильный агент.
Отсутствие в системе хладоносителя так же исключает затраты на приготовление рассола и потребление соли цена которой составляет от 5 до 8 рублей за килограмм. Кроме того аммиак практически не действует на черные металлы тем самым повышая долговечность труб, и не требует капитальных затрат по сравнению с рассольными трубопроводами долговечность которых значительно меньше. Поэтому преимущество получает система непосредственного охлаждения, так как более экономичная по капитальным и эксплуатационным затратам, а так же как более долговечная, чем система охлаждения рассолом.
Выбранная при проектировании насосно-циркуляционная схема имеет значительные преимущества перед без насосной схемой.
Во первых применение насоса существенно усиливает циркуляцию жидкости, что улучшает теплоотдачу в приборах, и следовательно создает безопасный режим работы. Так же насосная схема не требует установки защитных ресиверов, что естественно снижает капитальные затраты на установку, транспортировку и обслуживание этого оборудования.
Наиболее эффективным является применение компрессорных агрегатов на базе современных винтовых компрессоров.
Компрессорные агрегаты последнего поколения имеют современные приборы автоматики и контроля, что делает их безопасными и простыми в обслуживании, а так же эффективными в работе.
В камерах термообработки, хранения охлажденного мяса и субпродуктов использованы воздухоохладители уменьшающие время на термическую обработку продуктов по сравнению с батарейным охлаждением, что увеличивает грузооборот мясокомбината.
Срок окупаемости составляет 1,2 года.
2. Расчет холодильной установки
2.1 Климатологическая справка
Погода и климат оказывают существенное влияние на жизнь и хозяйственную деятельность человека. Сейчас нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовались климатические показатели: сельское и коммунальное хозяйство, транспорт, промышленность и строительство (при закладке всевозможных подземных и наземных сооружений, при проектировании малых и больших объектов, при строительстве городов и поселков).
Общая характеристика. Климат Омска типично континентальный. Зима в Омске холодная, чаще суровая, продолжительная, с устойчивым снежным покровом. Лето теплое, чаще жаркое. Переходные периоды короткие, особенно весна. После зимних холодов быстро наступает летняя жара, и также быстро происходит переход от лета к зиме. Безморозный период составляет в воздухе 115 дней, на поверхности почвы 100 дней. Характерны резкие колебания температуры, особенно весной и осенью. Средняя температура самого холодного месяца (января) -19 градусов Цельсия. Минимальные температуры в отдельные дни могут понижаться до -49 градусов Цельсия. Средняя температура самого теплого месяца (июля) 18 градусов Цельсия, максимальные температуры могут достигать 41 градусов Цельсия.
География. Омская область расположена в пределах южной части Западно-Сибирской равнины. На западе и севере область граничит с Тюменской областью, на востоке с Томской и Новосибирской областями, на юге и юго-западе с Республикой Казахстан. Территория - 139,7 тыс. км 2 - разделена на 32 административных района.
Ветер. В Омске большую часть года, с сентября по апрель, преобладает ветер юго-западного направления, повторяемость его составляет 25-32% за месяц. Летом преобладающим является северо-западный ветер (20-23% за месяц), несколько меньше северный (16-19%) и западный (15%). На направление северо-восток - юго-запад приходится 10-14%, на остальных направлениях повторяемость ветра составляет менее 10%. Средняя скорость ветра имеет хорошо выраженный годовой ход. Наибольшие средние месячные скорости наблюдаются зимой, весной и осенью (4-5м/с). Самыми ветреными бывают зимние и весенние месяцы, особенно май. Летом скорости ветра наименьшие в году. Слабые скорости ветра (4м/с и менее) преобладают в летнее время. Ветер скоростью 15 м/с и более считается сильным ветром, а более 25 м/с представляет уже особо опасное явление.
Температура воздуха. В течение года температура воздуха испытывает большие колебания - годовая амплитуда превышает 37 градусов Цельсия. Температура от месяца к месяцу меняется резко, особенно в переходные периоды.
Апрель - первый месяц после зимы с положительной температурой (1,3 градусов Цельсия). Ежегодно летом бывает жаркая погода, когда максимальная температура превышает 35 градусов Цельсия. С августа начинается медленное понижение температуры воздуха. С 25 октября осуществляется переход средней суточной температуры через 0 градусов Цельсия к отрицательным значениям.
Наибольшее понижение температуры наблюдается от октября к ноябрю - на 10-11 градусов Цельсия. Но осеннее понижение температуры несколько менее интенсивно, чем ее весеннее повышение. Ноябрь - первый месяц со средней суточной температурой ниже нуля (-9,3 градусов Цельсия).
Влажность воздуха. В течение года относительная влажность меняется в широких пределах и находится в обратной зависимости от температуры воздуха. Наибольших значений (80%) она достигает зимой, наименьших (54%) - летом. Летом, чаще всего в 13 часов (более чем в 50% случаев), наблюдаются дни с относительной влажностью воздуха 20-40%.
Влажность менее 10% характерна только для весны (апрель 0,4%) и очень редко отмечается осенью (0,1%) При средней месячной влажности в 13 часов в мае 39% влажность выше 70% составляет менее чем 10% дней, к осени увеличивается до 20%. Влажность выше 90% с мая по сентябрь не превышает 3% дней каждого месяца.
Географическая широта…………………………………………...55 град
Средняя температура самого жаркого месяца…………………...18,3 0С
Температура абсолютного максимума……………………………40 0С
Среднегодовая температура…………………………………………..0 0С
Среднемесячная относительная влажность самого жаркого месяца52 %
Расчетная температура наружного воздуха……………………...28,3 0С
Расчетная температура воздуха рассчитывается по формуле: тн = тсред.с.ж.м. 0,25 · табс.макс = 18,3 0,25 · 40 = 28,3 ?С, где тсред.с.ж.м. - средняя температура самого жаркого месяца, ?С;
табс.макс. - температура абсолютного максимума, ?С.
2.2 Описание технологического процесса
На холодильнике мясокомбината технологический процесс протекает по четырем основным направлениям.
Схема обработки продуктов:
1 - Прием сырья из цеха первичной переработки скота; 1? - Упаковка субпродуктов; 1?? - Погрузка жиров в деревянные бочки; 2 - Взвешивание; 2? - Замораживание субпродуктов; 3 - Сортировка по категориям упитанности и массе; 3? - Погрузка субпродуктов в камеру хранения; 4 - Загрузка мяса на подвесные пути камер холодильной обработки (с помощью конвейеров, непрерывно); 4? - Хранение субпродуктов тп = -20 ОС; 5 - Заморозка (однофазный способ), тз = -35 ОС; 5а - Охлаждение (однофазный способ, быстрый) тохл = -5 ОС; 5? - Выпуск субпродуктов; 6 - Выгрузка из камер замораживания мяса; 6а - Выгрузка из камер первичного охлаждения мяса; 7 - Разделка, упаковка и укладка в поддоны мороженого мяса; 7а - Разделка, упаковка и укладка в поддоны охлажденного мяса; 8 - Транспортировка мороженого мяса электропогрузчиками в камеры хранения; 8а - Транспортировка охлажденного мяса электропогрузчиками в камеры хранения; 9 - Доохлаждение хранение мороженого мяса тп = -20 ОС; 9а - Хранение охлажденного мяса тп = -1 ОС; 10 - Взвешивание мороженого мяса перед выпуском; 10а - Взвешивание охлажденного мяса перед выпуском; 11 - Выпуск мороженого мяса; 11а - Выпуск охлажденного мяса.
Технологический процесс холодильника является основным звеном в переработке продукции на мясокомбинате. На современных мясокомбинатах холодильной обработке подвергается все вырабатываемое мясо и мясопродукты.
Холодильную обработку мяса в полутушах производят в воздухе помещений камерного или туннельного типа в подвешенном к троллеям подвесных путей состоянии, по которым они передвигаются конвейерами.
В проекте используются камеры непрерывного действия в связи с тем, что в них более стабильные температурные режимы, чем в камерах цикличного действия.
Загрузка мяса на подвесные пути камер производиться с помощью конвейеров - непрерывно, с одновременной подсортировкой полутуш по категориям упитанности и массе.
Выгрузка мяса из камер холодильной обработки мяса производят с помощью разгрузочного конвейера или вручную по подвесным путям.
Наиболее полноценным по питательным и вкусовым качествам является охлажденное мясо. Задачей охлаждения мяса является понижение его температуры до криоскопической или близкой к ней.
В данном проекте принято однофазное быстрое охлаждение.
Температура мяса понижается от 35 до 4 ОС за 16 часов в камере охлаждения, при режиме камеры -5 ОС и циркуляции воздуха 2 м/с. После этого мясо направляется в цех разделки, где оно разделывается на сортовые отруба, упаковывается под вакуумом в мешки из полимерной пленки. Упакованные отруба затаривают в пластмассовые ящики.
Внутренние размеры пластмассового ящика 570?380?285 мм (высота), наружные 605?410?310 мм.
В ящики упаковывают отруба общей массой 30 кг.
Ящики с упакованными отрубами укладывают в стоечные поддоны по 20 штук на поддон массой 600 кг. Размеры поддона 1240?940?1760 мм. Поддоны с ящиками при помощи электропогрузчиков укладываются в 3 яруса в камеру хранения с температурой воздуха -1°С, относительной влажностью 90 % и умеренной его скоростью (0,2 м/с).
Мясо замораживается в парном состоянии - однофазным способом, который устраняет возможность больших изменений в свойствах белков. При оттаивании такого мяса наблюдаются меньшие потери сока за счет того, что белки легко регидратировались жидкостью. Потери мясного сока меньше в среднем на 20 %, а потери белков - на 15 - 20 % по сравнению с мясом двухфазного замораживания.
Загрузку парных полутуш с температурой 35°С в морозильную камеру с температурой -35°С и скоростью движения воздуха 3 м/с производят непрерывно - потоком по мере их поступления с цеха первичной переработки скота и синхронно с работой его главного конвейера.
Замораживание мяса считается законченным, когда температура в толще мышц бедра достигает -8°С, а на поверхности будет близкой к температуре воздуха в морозильной камере. Конечная среднеобъемная температура бедра полутуш -18°С.
Продолжительность замораживания 19 часов.
На говяжьих полутушах перед замораживанием производят надрез между 11 - 12 ребрами до позвоночника. После замораживания полутуш, при снятии их с подвесных путей, по сделанному надрезу разрубают полутуши на четвертины. После заморозки полутуши или четвертины упаковываются в полиэтилен в виде рукава толщиной 50 - 100 мкм, завязывают с двух сторон и укладываются в стоечные поддоны, которые электропогрузчиками транспортируют в камеру хранения с температурой -20°С, относительной влажностью 95 % и умеренной циркуляцией воздуха (0,3 м/с) и устанавливают в 3 яруса по высоте. В одном стоечном поддоне размещается 10..14 четвертин говяжьего мяса массой около 600 кг. Размеры поддона 1240?940?1760 мм.
Субпродукты, хранящиеся на холодильнике, замораживают в блоках. Для этого очищают в соответствии с действующими технологическими инструкциями по их обработке.
Толщину блоков выбирают в зависимости от продолжительности их замораживания и размера кусков мякотных субпродуктов. Оптимальная толщина блоков равна 100 мм.
Блоки замораживают в упаковке в специальных морозильных аппаратах.
Хранятся замороженные субпродукты на поддонах в штабелях в 2 - 2,5 раза плотнее, чем мясо в полутушах. Температура в камере хранения -20° С.
Топленые жиры поступают в бочках высотой 600 мм и хранятся в помещении при температуре -20° С.
2.3 Расчет площадей холодильника
2.3.1 Расчет камер охлаждения и хранения мяса
Строительную площадь камер охлаждения мяса определяем по формуле: м2, где G’ - производительность камер охлаждения и замораживания, 125 т/сут;
?ц - продолжительность цикла холодильной обработки, 16 ч;
- коэффициент пересчета нормы загрузки, .
Расчетное значение площади камер необходимо увеличить примерно на 7..10%, так как она несколько меньше значения действительной строительной площади камер. Такое увеличение позволяет учитывать площадь, занимаемую стенами, перегородками и колонами.
Строительная площадь камер охлаждения: м2.
Задавшись условной сеткой по строительству размером 6?12 м, определяем количество квадратов, приходящихся на каждую из камер холодильника: , где - площадь одного квадрата, 6?12 = 72 м2.
Принимаем, , количество камер охлаждения равно 3, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 144 м2 (2?72). Площадь всех камер охлаждения: м2.
Емкость камер хранения охлажденного мяса: т, где G’мор - суточная производительность, т/сут;
В - оборачиваемость охлажденного мяса на холодильнике, В = 15;
Строительная площадь камер хранения охлажденного мяса определяется по формуле: м2, где = 0,3 т/м3 - норма загрузки камеры;
- грузовая высота штабеля. Высота стоечного поддона =1,76м, поддоны укладываются в три яруса, следовательно = 5,28 м;
= 0,8 - коэффициент использования площади камер хранения.
Расчетное значение площади увеличиваем на 10 % : м2.
Необходимое количество строительных квадратов: , Принимаем, , количество камер хранения равно 2, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 648 м2 (9?72). Площадь всех камер хранения: м2.
Действительная емкость камер хранения т.
2.3.2 Расчет камер замораживания и хранения мяса
Строительную площадь камер замораживания мяса определяем по формуле: м, Производительность камер 125 т/сут, норма загрузки т/м, коэффициент , продолжительность цикла замораживания ч.
Полученное значение увеличиваем на 7 %.
Строительная площадь камер замораживания: м2.
Необходимое количество строительных квадратов: , Принимаем, , количество камер замораживания равно 4, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 144 м2 (2?72). Площадь всех камер замораживания: м2.
Емкость камер хранения замороженного мяса: т.
Строительная площадь камер хранения замороженного мяса определяется по формуле: м2, Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .
Расчетное значение площади увеличиваем на 4 %: м2.
Необходимое количество строительных квадратов: , Принимаем, , количество камер хранения равно 3, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 648 м2 (9?72). Площадь всех камер хранения: м2.
Действительная емкость камер хранения: т.
2.3.3 Расчет камер хранения жиров в замороженном виде
Выход жиров по отношению к вырабатываемому количеству мяса составляет 0,381 %. Тогда масса жиров с учетом суточной производительности мясокомбината, равной 250 т/сут: т/сут.
Емкость камер хранения жиров: т.
Строительная площадь камер хранения жиров определяется по формуле: м2, Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .
Расчетное значение площади увеличиваем на 4 %: м2.
Необходимое количество строительных квадратов: , Так как емкость камеры хранения жиров получается очень маленькой (гораздо меньше одного квадрата 6?12), потому что очень мало жиров, поэтому жиры объединяются с субпродуктами и хранятся в одной камере емкостью 767,63 т.
2.3.4 Расчет камер хранения субпродуктов в замороженном виде
Выход субпродуктов по отношению к вырабатываемому количеству мяса составляет 16,63 %. Тогда масса субпродуктов с учетом суточной производительности мясокомбината, равной 250 т/сут: т/сут.
Емкость камер хранения субпродуктов: т.
Строительная площадь камер хранения субпродуктов определяется по формуле: м2, Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .
Расчетное значение площади увеличиваем на 4 %: м2.
Необходимое количество строительных квадратов: , Принимаем, , количество камер хранения равно 1. Площадь камеры 360 м2 (5?72).
Действительная емкость камер хранения: т.
Емкость холодильника: т.
Максимальное суточное поступление груза на холодильник: т/сут.
Максимальный суточный выпуск груза с холодильника: т/сут, где - коэффициент неравномерности выпуска груза, .
Строительная площадь экспедиции: м2.
Необходимое количество строительных квадратов:
Принимаем, , количество экспедиций равно 1. Площадь экспедиции 360 м2 (5?72).
Высота холодильника 6 м. Предусматриваем два коридора для создания удобных условий эксплуатации. Ширина первого коридора принимаем равной 9 м, ширина второго коридора принимаем равной 3 м. Также предусмотрено два помещения под цех разделки и упаковки одинаковые по площади. Площадь одного цеха 216 м2 (3?72).
В соответствии с выполненной планировкой размеры холодильника в плане составляют 72?90 м. Площадь холодильника м2.
Длина автомобильной платформы:
м, где - количество грузов, выпускаемых через автомобильную платформу, т/сут;
qавт - грузоподъемность автомашины, в среднем 3 т;
вавт - ширина кузова автомашины, включая промежуток между машинами 3,5 м;
?исп.авт - коэффициент использования грузоподъемности машины, (0,6);
?пер - доля общего числа автомашин, обрабатываемая за первую смену (0,85);
Число механизмов, необходимых для производства грузовых работ (тележек, штабелеукладчиков, автопогрузчиков)
, где qmex - грузоподъемность механизма, 1,5 т;
?исп.авт - коэффициент использования грузоподъемности механизма, (0,8);
?пер - доля всего объема грузовых работ, выполняемая в течение первой смены (0,6);
?пер - продолжительность цикла работы механизмов, (6..10) мин;
1,2 - коэффициент увеличения числа механизмов (обычно примерно 20% всех механизмов находится на зарядке аккумуляторов, в осмотре и ремонте)
, Принимаем количество механизмов на холодильнике равное , что перекрывает нужды холодильника. Используем электропогрузчики фирмы Balcancar универсальные четырех опорные модели EB717.45 грузоподъемность 1,6 тонна и высотой подъема 4,5 м.
2.4 Расчет изоляции холодильника
В качестве строительного материала для наружных, внутренних стен и перекрытий используем сэндвич-панели.
Выбор этого строительного материала связан с тем, что сэндвич-панели имеют ряд преимуществ над другими строительными материалами, а именно: 1) высокие теплоизоляционные свойства;
Сэндвич-панель с пенополистирольным утеплителем толщиной 100 мм по теплоизоляционным свойствам соответствует 150-миллиметровой панели с утеплителем из минеральной ваты или стене из обычного кирпича толщиной 900 мм. Стыки между панелями герметически закрыты, без мостиков холода. Затраты на эксплуатацию зданий из сэндвич-панелей, прежде всего, на отопление, снижаются в несколько раз. Сама теплоизоляция как бы "запаяна" в водо-аронепроницаемую оболочку, что исключает появление грибков или плесени. Сооружения из сэндвич-панелей обеспечивают высокую степень комфортности в любом климате.
2) сокращение расходов на транспортировку стройматериалов;
Легкие и прочные Сэндвич-панели транспортировать гораздо проще, чем тонны кирпича, цемента, песка, железобетонные плиты или пиломатериалы.
3) снижение нагрузок на фундамент;
Нагрузки на фундамент снижаются в 100 раз и более. Это обстоятельство, как правило, дает возможность отказаться от проведения геологических исследований грунта, существенно снизить расходы на строительство фундамента, а зачастую практически полностью отказаться от него.
4) высокая скорость строительства;
Сроки снижаются более чем в 10 раз. Это достигается как за счет упрощения фундамента, так и за счет замены, например, трудоемкой кирпичной кладки простым, быстрым и удобным монтажом сэндвич-панелей. При этом монтаж можно проводить на каркас из любого материала (металл, железобетон, дерево) или на уже готовое здание с целью его утепления и одновременного улучшения внешнего вида. Строительство сооружения обходится дешевле и быстрее окупается. Кроме того, стройплощадка приятно удивляет практически полным отсутствием строительных отходов и мусора. При необходимости здание из сэндвич-панелей можно демонтировать и перевезти на другое место.
5) отсутствие необходимости отделки;
Сэндвич-панели - это элементы полной заводской готовности. Идеальная поверхность панелей не требует ни наружной, ни внутренней отделки. Более того, богатая цветовая гамма панелей позволит удовлетворить вкус любого архитектора и дизайнера. Сооружение из сэндвич-панелей выглядит современно и престижно.
6) долговечность;
Оболочка сэндвич-панелей изготовлена из надежной по физико-техническим свойствам оцинкованной стали с антикоррозийным покрытием, грунтовкой и полимерным покрытием.
7) низкое влагопоглощение;
Даже при нарушении герметичности соединений сэндвич-панелей между собой влагопоглощение материала составляет не более 3%.
8) высокие гигиенические качества;
Это свойство сэндвич-панелей позволяет их использовать для строительства зданий, относящихся к пищевой промышленности.
Более того, сэндвич-панели из пенополиуретана, благодаря лучшему эквиваленту теплозащиты, оказываются выгоднее панелей с минераловатным наполнителем. Панель толщиной 100 мм с наполнителем из минеральной ваты соответствует пенополиуретановой толщиной 50-60 мм, так что последняя оказывается значительно легче и дешевле.
- коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, Вт/(м2?К);
- коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м2?К).
Определим толщину изоляции наружных стен камер с температурой -1°С.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,409 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камеры; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции наружных стен камер с температурой -20°С.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,256 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камеры; толщина панели мм.
2.4.2 Расчет изоляции внутренних стен
Рисунок 3 - Конструкция внутренней стены
Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 °С и -5 °С.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,434 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 °С и -25 °С.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,249 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -5 °С и -35 °С.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,23 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 °С и -35 °С.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,217 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -1 °С и коридором.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,397 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -5 °С и коридором.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,333 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -20 °С и коридором.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,232 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -35 °С и коридором.
Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,181 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
2.4.3 Расчет изоляции перекрытия
Рисунок 4 - Конструкция перекрытия
Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -1 °С .
Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,357 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -5 °С .
Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,357 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом тепло передачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -20 °С.
Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,244 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -35 °С .
Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,219 Вт/(м2?К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2?К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.
2.4.4 Расчет изоляции пола
Пол расположен на грунте, следовательно, для низкотемпературных камер предусматриваем электроподогрев.
В качестве теплоизоляционного материала используется ПСБ-С.
Рисунок 5 - Конструкция пола
Определим толщину изоляции пола для камеры с температурой -35 °С. м.
Принимаем теплоизоляционный слой м, состоящий из двух плит толщиной 0,1 и 0,025м.
В связи с небольшим отличием действительной и расчетной толщин теплоизоляции действительный коэффициент теплопередачи будет мало отличаться от расчетного. Поэтому расчет можно не выполнять.
Таблица 2 - Расчет теплоизоляционных конструкций
Наименование ограждения Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2?К) Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2?К) Толщина теплоизоляционного слоя, м Суммарная толщина, м
НС-1 0,409 0,37 - - - 0,06 0,06
НС-20 0,256 0,22 - - - 0,1 0,1
ВС-5/-35 0,23 0,22 - - - 0,1 0,1
ВС-1/-5 0,434 0,37 - - - 0,06 0,06
ВС-1/-20 0,249 0,22 - - - 0,1 0,1
ВС-1/-35 0,217 0,18 - - - 0,125 0,125
ВС-1/К 0,397 0,37 - - - 0,06 0,06
ВС-5/К 0,333 0,29 - - - 0,075 0,075
ВС-20/К 0,232 0,22 - - - 0,1 0,1
ВС-35/К 0,181 0,18 - - - 0,125 0,125
Покрытие -1 0,357 0,29 - - - 0,075 0,075
Покрытие -5 0,357 0,29 - - - 0,075 0,075
Покрытие -20 0,244 0,22 - - - 0,1 0,1
Покрытие -35 0,219 0,18 - - - 0,125 0,125
Пол -35 0,143 - - 7 0,221 0,225 0,225
2.5 Тепловой расчет холодильника
Теплопритоки рассчитывают с целью определения тепловых нагрузок на холодильное оборудование, в частности, на компрессоры и охлаждающие устройства, для их подбора такой производительности, чтобы обеспечивался заданный режим работы оборудования.
Общее количество тепла, поступающего в охлаждаемое помещение холодильника , Вт: , где - теплоприток через ограждающие конструкции камеры, Вт;
- теплоприток от продуктов при их холодильной обработке, Вт;
- теплоприток от вентиляции, Вт;
- теплоприток, связанный с эксплуатацией, Вт.
2.5.1 Теплоприток от окружающей среды
Теплоприток от окружающей среды возникает в результате действия двух процессов: 1) теплопередача через ограждения вследствие наличия разности температур наружной окружающей среды и воздуха внутри помещения, ;
2) теплопередача через ограждения вследствие поглощения наружной поверхностью теплоты солнечной радиации, .
.
Теплоприток через ограждающие конструкции определяется как сумма теплопритоков через наружные стены, перегородки, покрытие, пол:
где - действительный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2•К);
- площадь поверхности ограждения, м2;
- разница температур за ограждением и в помещение.
Для легких ограждений принимаем расчетное значение температуры наружного воздуха на 10 °С выше полученного.
Теплоприток от солнечной радиации :
где - избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, °С.
Для примера, производим расчет камеры № 15 (Камера хранения охлажденног
Вывод
В данном дипломном проекте представлен проект производственного холодильника мясокомбината производительностью 250 тонн в сутки на территории г. Омска. Холодильник представляет собой одноэтажное кирпичное здание с сеткой колонн 6х12 метров и строительной высотой 6 метров. Планировка холодильника имеет два коридора, ширина одного коридора 9 метров, а второго 3 метра. Общая площадь холодильника составляет 6480 м2.
Для отгрузки продукции предусмотрено две автомобильные платформы длинной 41,5 метра и шириной 6 метров. Для проведения грузовых работ внутри холодильника используются электропогрузчики фирмы Balcancar универсальные четырех опорные модели EB717.45 грузоподъемность 1,6 тонна и высотой подъема 4,5 м.
Холодильник включает в себя: - четыре камеры однофазного замораживания, мяса в которые поступает в полутушах на подвесных путях, в этих камерах происходит понижение температуры мяса от 35°С до -8°С при темп. в камере -35°С, влажности воздуха 90% и циркуляции воздуха 3 метра в секунду, общая производительность 125 тонн в сутки;
- три камеры однофазного, быстрого охлаждения мяса. В этих камерах происходит понижение температуры мяса от 35°С до 4°С при темп. в камере -5°С, влажности воздуха 90% и циркуляции воздуха 2 метра в секунду, общая производительность 125 тонн в сутки;
- три камера хранения замороженного мяса (ТПМ = -200 С);
- две камеры хранения охлажденного мяса (ТПМ = -10 С);
- одна камера хранения замороженных субпродуктов и жиров (ТПМ = -200С);
- два цеха разделки и упаковки (ТПМ = -10 С);
- экспедиция (ТПМ = -10 С).
В качестве охлаждающих камерных приборов выбраны воздухоохладители отечественного производства типа АВП. Для поддержания температурного режима помещений холодильника спроектирована холодильная установка с насосно-циркуляционной подачей холодильного агента в приборы охлаждения, работающая на три температурных режима: - Первый режим - температура кипения t0 = -45 °С.
- Второй режим - температура кипения t0 = -30 °С.
- Третий режим - температура кипения t0 = -15 °С.
Первый режим обслуживает камеры замораживания мяса;
Второй режим поддерживает температуру в камерах хранения замороженной продукции;
Третий температурный режим поддерживает температуру в камерах охлаждения мяса, хранения охлажденного мяса, в цехах разделки и упаковки и экспедиции.
Машинное отделение строится рядом с холодильником и имеет два выхода, один выход непосредственно на улицу, второй к вспомогательным помещениям. В машинном отделении предусматривается: центральный пост управления для контроля за оборудованием, главный распределительный щит, вентиляторная и бытовые помещения.
На t0=-15°С спроектированы два винтовых компрессорных агрегата фирмы Grasso - SP1 L. Циркуляционный ресивер горизонтального типа марки РЦЗ-2.
На t0=-30°С спроектирован один винтовой компрессорный агрегат фирмы Grasso - SP2 R. Циркуляционный ресивер горизонтального типа марки РЦЗ-1,25.
На t0=-45°С спроектированы два винтовых компрессорных агрегата фирмы Grasso - SP2 Y. Циркуляционный ресивер горизонтального типа марки РЦЗ-2.
В машинном отделении установлены насосы холодильного агента марки 1 ЦГ 12,5/50б шесть штук, по два на каждый режим, один из которых резервный.
Оттайка осуществляется горячими парами с использованием дренажного ресивер марки РЦЗ-2, который служит для сбора дренажа в момент оттайки.
Линейно - конденсаторная группа располагается на улице на конденсаторной площадке. В ее состав входят пять конденсаторов марки ВАК 375 с воздушным охлаждением и два линейных ресивера марки 3,5РД. Площадка имеет леерное ограждение для безопасного обслуживания.
Для отделения воздуха устанавливается аммиачный автоматический воздухоотделитель фирмы Grasso - Purger.
Для обеспечения пожарной безопасности по периметру здания холодильника и машинного отделения устанавливаются пожарные гидранты.
Для удаления масла установлено два маслосборника. Заправка компрессорных агрегатов маслом осуществляется при помощи агрегата централизованной заправки.
Автоматизацию холодильной установки осуществляют в целях повышения экономической эффективности и обеспечения безопасности работ обслуживающего персонала.
Система автоматизации построена по принципу: датчик - преобразователь - исполнительный механизм.
В общем случае система автоматизации выполняет три основных функции: - система автоматической защиты;
- система дистанционного контроля параметров работы холодильной установки;
- система автоматического регулирования.
В разделе «Охрана труда» были произведены расчеты необходимого освещения и систем вентиляции, в результате которых было спроектировано искусственное освещение и подобран лампы накаливания марки ЛН-25 в количестве пятнадцати штук, а также спроектирована система приточной, вытяжной и аварийной вентиляции и спроектирован контур защитного заземления.
Экономический расчет показал что капитальные затраты на строительство холодильника составят 36 млн. 503 тысяч рублей, стоимость единицы холода составит 1 руб. 03 коп. за 1 КВТ. Срок окупаемости проекта 1,2 года.
Список литературы
1. Практикум по холодильным установкам: Учебное пособие для студентов вузов / Бараненко А. В., Калюнов В. С., Румянцев Ю. Д. - СПБ.: Профессия, 2001.
2. Явнель Б. К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. -М.: Агропромиздат, 1989.
3. Голянд М. М. Эксплуатация и восстановление теплоизоляционных конструкций холодильников. - М.: Агропромиздат, 1991.
4. Малова Н.Д. Примеры расчетов по курсу "Холодильная техника". -М.: Агропромиздат, 1986.
5. Проектирование холодильных сооружений: Справ. / Под ред. А. В. Быкова. - М.: Пищевая промышленность, 1978.
6. Малые холодильные машины и установки: Справ. / Под ред. Л. Г. Каплан. - М.: Агропромиздат, 1989.
7. Холодильные компрессоры: Справ. / Под ред. А. В. Быкова. -М.: Пищевая промышленность, 1981.
8. Свойства веществ: Справ. / Под ред. С.Н. Богданова, О.П. Иванова, А. В. Куприяновой. - Л.: Машиностроение, 1976.
9. Ужанский В.С. Автоматизация холодильных машин и установок. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1989.
10. Рудометкин Ф. И. Монтаж, эксплуатация и ремонт холодильных установок. - М.; Пищевая промышленность, 1975.
11. Курылев Е. С., Герасимов Н. А. Холодильные установки. - Л.: Машиностроение, 1999.
12. Применение холода в пищевой промышленности. - Гусева Г. А., Мурашова О. И. - М.: Пищевая промышленность, 1979.
13. Оформление технической документации. - Диканова Л. Ф. -Владивосток.: 2003.
14. Монтаж, эксплуатация и ремонт холодильных установок. - Олейник В. В., Ильченко Л. И. - Владивосток.: 2002.
15. Холодильные установки. Методические указания к практическим работам для студентов специальности 070200 - Игнатенко Е. Н. -Владивосток.: 1995.
16. Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию, испытаниям и наладке. - Краснов Ю. С., Борисоглебская А. П., Антипов А. В. - М.; Термокул; 2004.
17. Диагностика работы дросселирующих устройств малых холодильных установок. Учебное пособие. - Бабакин Е. С., Выгодин В. А., Кулагин В.В. - Рязань.: 2000.
18. Справочник по машиностроительному черчению. - Федоренко В. А., Шошин А. И. - СПБ.; Машиностроение: 1994.
19. Холодильные машины и установки. Методические указания по дипломному проектированию для студентов специальности 070200 "Техника и физика низких температур". - Шайдуллина В. П., Смирнов В. А., Диконова Л. Ф., Корнева С. В., Хоменко Н. Е. -Владивосток.: 1999.
20. Холодильные машины. Методические указания к практическим работам 1, 2, 3, 4 для студентов специальности 070200 "Техника и физика низких температур". - Владивосток.: 1999.