Проектирование холодильника для предприятия общественного питания

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Место строительства: г. Москва

Вид предприятия: ресторан

Место расположения холодильной камеры: первый этаж многоэтажного дома

Расход мясопродуктов: 250кг/сут

Расход молочно-жировой продукции: 160 кг/сут

Расход фруктов, зелени, напитков: 120 кг/сут

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ, ПЛОЩАДИ И ЧИСЛА ХОЛОДИЛЬНЫХ КАМЕР

Емкость холодильных камер E,кг, рассчитывается по формуле 1

E = G*ф , (1)

где G -суточный расход продуктов, кг/сут;

ф -допустимый срок хранения продуктов, сутки.

Емкость камеры хранения мясопродуктов:

Е=250*3=750 кг

Емкость камеры хранения молочно-жировой продукции:

Е=160*5=800 кг

Емкость камеры хранения фруктов, зелени, напитков:

Е=120*2=240 кг

Строительная площадь отдельных камер F,м2, определяется по формуле 2

F=E*в/qf (2)

где в - коэффициент увеличения площади камер, отступы от батарей и стен; qf -удельная норма загрузки на единицу полезной грузовой площади , кг/ м2.

Строительная площадь камеры хранения мясопродуктов:

F=750*2,2/100=16,5м2

Строительная площадь камеры хранения молочно-жировой продукции:

F=800*2,2/160=11 м2

Строительная площадь камеры хранения фруктов, зелени, напитков:

F=240*2,2/80=6,6 м2

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты расчетов площади камеры

№ камеры	Наименование камеры	G, кг/сут	ф, сутки	E, кг	qf, кг/ м2	в	F, м2	Fд, м2
1	камера хранения мясопродуктов	250	3	750	100	2,2	16,5	17
2	камеры хранения молочно-жировой продукции	160	5	800	160	2,2	11	11
3	камеры хранения фруктов, зелени, напитков	120	2	240	80	2,2	6,6	7

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В КАМЕРАХ, РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА, СМЕЖНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Расчетную летнюю температуру наружного воздуха tн, оС определяют по формуле 3

tн=0,4*tср.м.+0,6*tа.м., (3)

где tср.м -среднемесячная температура самого жаркого месяца, оС;

tа.м.- температура абсолютного максимума, оС.

tн=0,4*18,1+0,6*37=29,44 оС

Температуру воздуха в тамбурах и коридорах холодильников, располагаемых в надземных этажах на 10 оС ниже расчетной температуры наружного воздуха. Температура воздуха в смежных с холодильными камерами неохлаждаемых помещений в наземных этажах на 5 оС ниже расчетной температуры наружного воздуха.

Расчетные параметры сводим в таблицу 2.

Таблица 2

Расчетные параметры наружного воздуха, смежных помещений, грунта

Место строи-тельства	Параметры наружного воздуха	Расчетные параметры температуры, оС
	Температура, оС	Относительная влажность,%	В смежных помещениях	В тамбурах	Грунта
	среднегодовая	летняя				Под полом	У стен подвала
г. Волгоград	3,8	29,44	54	24,44	19,44	-	-

4. ПОДБОР СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ХОЛОДИЛЬНИКА

Охлаждаемые камеры проектируются без устройства приточно-вытяжной вентиляции, за исключением камеры хранения фруктов, овощей. В этих камерах следует предусмотреть систему приточно-вытяжной вентиляции, рассчитанную на четырехкратный суточный объем воздуха.

Вентиляция охлаждаемых камер должна быть самостоятельной, не связанной с другими вентиляционными системами, в том числе системой вентиляции неохлаждаемых складских и производственных помещений.

Вентилирование охлаждаемых камер через отверстия в их ограждениях и через воздуховоды, выходящие непосредственно наружу, не допускается. Использование в зимнее время наружного воздуха для охлаждения камер также не допускается

Забор воздуха для притока в охлаждаемые камеры следует производить на высоте не менее 3 м, а выброс воздуха - на высоте не менее 2 м от уровня земли. Воздухоотводы системы вентиляции охлаждаемых камер следует выполнять из оцинкованной стали и с непрерывной теплоизоляцией.

5. ВЫБОР СТРОИТЕЛЬНО-ИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОГРАЖДЕНИЙ ХОЛОДИЛЬНЫХ КАМЕР И РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ИЗОЛЯЦИИ

Принимаем, что здание холодильника выполнено из кирпича. Толщина кирпичной клади обычно составляет 380 мм. Стена отстоит от внешней грани наружного ряда колонны на 250-500 мм.

Внутренние стены помещений отделяют охлаждаемые камеры от внутренних коридоров, вестибюлей или других соседних помещений. Выполняют из тех же материалов, что и наружные, только толщина кирпичной клади может быть уменьшена до 250мм.

Межкамерные перегородки сооружают из кирпича толщиной 120 мм.

Необходимую толщину теплоизоляционного слоя рассчитаем по формуле 4

, (4)

где лиз - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя конструкции, Вт/(м2 • К);

- требуемый коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 • К);

бн - коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, Вт/(м2•К);

дi - толщина i-ro слоя конструкции ограждения, м;

лi -коэффициент теплопроводности i-ro слоя конструкции ограждения,

Вт/(м2•К);

ав - коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м2•К).

В качестве примера произведем расчет толщины слоя теплоизоляции для камеры хранения мясопродуктов. Результаты расчетов для остальных камер сводим в таблицу 6

Покрытие охлаждаемых камер

Состав стены покрытия охлаждаемых камер приведен в таблице 3.

Таблица 3

Состав покрытия охлаждаемых помещений

	№ слоя	Наименование и материал слоя	Толщина д, м	Коэффициент теплопроводности л Вт/(м*К)
	1	5 слоев гидроизола на битумной мастике	0.012	0.3	0,079
	2	Стяжка из бетона по металлической сетке	0.04	1.86
	3	Пароизоляция (слой пергамента)	0.001	0.15
	4	Теплоизоляция из пенопласта полисти-рольного ПСБ-С	Требуется определить	0.05
	5	Железобетонная плита покрытия	0.035	2.04

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия = 0,37 Вт/(м2*К). Коэффициент теплоотдачи для внутренней поверхности принимаем бв=8 Вт/(м2*К), бн= 23 Вт/(м2*К). Толщину теплоизоляции для покрытия охлаждаемой камеры рассчитывается по формуле 4

Принимаем толщину изоляционного слоя 125 мм. Поскольку принятая толщина теплоизоляции отличается от требуемой то определяем действительное значение коэффициента теплопередачи , Вт/(м2•К), по формуле 5

(5)

Внутренние стены

Состав внутренней стены охлаждаемых камер приведен в таблице 4

Таблица 4

Состав внутренней стены

№ слоя	Наименование и материал слоя	Толщина д, м	Коэффициент теплопроводности л Вт/(м*К)
1	Штукатурка сложным раствором по металлической сетке	0.02	0.98	0.387
2	Теплоизоляция из пенопласта полистирольного ПСБ-С	Требуется определить	0.05
3	Пароизоляция-2 слоя гидроизола на битумной мастике	0.004	0.3
4	Штукатурка цементно-песчанная	0.02	0.93
5	Кладка кирпичная на цементном растворе	0.250	0.81
6	Штукатурка сложным раствором	0.02	0.93

Требуемый коэффициент теплопередачи внутренней стены = 0,31 Вт/(м2*К). Коэффициент теплоотдачи для внутренней поверхности принимаем бв=8 Вт/(м2*К), бн= 8 Вт/(м2*К). Толщину теплоизоляции для внутренней стены охлаждаемой камеры рассчитывается по формуле 4

Принимаем толщину изоляционного слоя 150 мм. Поскольку принятая толщина теплоизоляции отличается от требуемой то определяем действительное значение коэффициента теплопередачи , Вт/(м2*К), по формуле 5

Наружные стены

Состав наружной стены показан в таблице 5

Таблица 5

Состав наружных стены

№ слоя	Наименование и материал слоя	Толщина д, м	Коэффициент теплопровод ности л Вт/(м*К)
1	Штукатурка сложным раствором по металлической сетке	0.02	0.98	0.546
2	Теплоизоляция из пенопласта полистирольного ПСБ-С	Требуется определить	0.05
3	Пароизоляция-2 слоя гидроизола на битумной мастике	0.004	0.3
4	Штукатурка цементно-песчанная	0.02	0.93
5	Кладка кирпичная на цементном растворе	380	0.81
6	Штукатурка сложным раствором	0.02	0.93

Требуемый коэффициент теплопередачи наружных стен = 0, 40 Вт/(м2*К). Коэффициент теплоотдачи для наружной поверхности принимаем бв=8 Вт/(м2*К), бн= 23 Вт/(м2*К). Толщину теплоизоляции для наружной стены охлаждаемой камеры рассчитывается по формуле 4

Принимаем толщину изоляционного слоя 100 мм.

Поскольку принятая толщина теплоизоляции отличается от требуемой то определяем действительное значение коэффициента теплопередачи , Вт/(м2*К), по формуле 5

Таблица 6

Результаты расчетов толщины теплоизоляции и коэффициентов теплопередачи ограждаемых конструкций

Ограждение		Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2*К)		Толщина теплоизо-ляционного слоя, мм	Коэффициент теплопередачи, мм
Наружная стена камеры 1	0	8	23	0.546	80	100	0.40	0.37
Наружная стена камеры 2	+2	8	23	0.546	80	100	0.42	0.37
Наружная стена камеры 3	+6	8	23	0.546	60	75	0.5	0.45
Внутренняя стена камеры 1	0	8	8	0.387	130	150	0.31	0.27
Внутренняя стена камеры 2	+2	8	8	0.387	95	100	0.39	0.38
Внутренняя стена камеры 3	+6	8	8	0.387	70	75	0.5	0.45
Покрытие камеры 1	0	6	23	0.079	120	125	0.37	0.36
Покрытие камеры 2	+2	6	23	0.079	110	125	0.39	0.36
Покрытие камеры 3	+6	6	23	0.079	90	100	0.44	0.43
Перегородка между камерой 2 и камерой 3	+6	8	8	0.283	60	75	0.58	0.49

6. РАСЧЕТ ТЕПЛОПРИТОКОВ В ХОЛОДИЛЬНЫХ КАМЕРАХ

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

Для поддержания заданной температуры в охлаждаемом помещении необходимо, чтобы все теплопритоки, отводились камерным оборудованием - батареями и воздухоохладителями.

При определении этой нагрузки учитываются следующие теплопритоки:

* через ограждающие конструкции помещения Q1;

* от продуктов (грузов) или материалов при их холодильной обработке Q2;

* с наружным воздухом при вентиляции помещений Q3;

* от различных источников при эксплуатации камер Q4.

Суммарный теплоприток ?Q ,Вт, определяется по формуле 6

(6)

Расчет теплопритоков через ограждающие конструкции

Теплопритоки через ограждающие конструкции Q1 ,Вт, определяют по формуле 7

(7)

где - теплоприток через ограждающие конструкции, Вт;

- теплоприток от солнечной радиации, Вт.

Теплоприток через стены, перегородки, перекрытия или покрытия ,Вт, рассчитаем по формуле 8

(8)

где F - расчетная площадь поверхностей ограждения, м2;

и - расчетная разность температур между температурой воздуха с наружной стороны ограждения и температурой воздуха внутри охлаждаемого помещения (температурный напор), °С рассчитывается по формуле

(9)

Теплоприток от солнечной радиации через наружные стены и покрытия холодильников (в Вт) рассчитываем по формуле 10

(10)

где F- площадь поверхности ограждения, облучаемой солнцем, м2;

- избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, °С

Теплопритоки через пол Q1п ,Вт, определяется по формуле

Q1п = ?Кусл * F(tн-tв)*m ,

где Кусл - условный коэффициент теплопередачи соответствующей зоны пола, Вт/( м2 оК);

F - площадь соответствующей зоны, м2

tн , tв - расчетная температура наружного воздуха и воздуха внутри камеры, °С;

m - коэффициент, учитывающий относительное возростание термического сопротивления пола при наличии изоляции (для неизолированных полов, лежащих на грунте m = 1).

Количество теплоты от солнечной радиации зависит от зоны расположения холодильника (географической широты), характера поверхности и ориентации ее по сторонам горизонта.

Для плоской кровли избыточная разность температур зависит только от тона окраски и не зависит от ориентации и широты. Для плоских кровель без окраски (темных) избыточную разность температур принимают равной 17,7 С, с раскраской светлых тонов 14.9 °С. Для кирпичной стены, побеленной или оштукатуренной светлой штукатуркой 7.2°С.

В качестве примера приведем расчет теплопритоков холодильной камеры хранения мясопродуктов.

Стена наружная западная:

Q1т= 0.37*14*(29-0) = 152 Вт;

Q1с= 0.37*14*10.2 = 53 Вт.

Стена внутренняя северная:

Q1т= 0.27 *14,7*(24-0) = 97 Вт;

Стена внутренняя восточная:

Q1т= 0.27 *14*(24-0) = 92 Вт;

Стена внутренняя южная:

Q1т= 0.27 *14,7*(24-0) = 97 Вт;

Покрытие:

Q1т= 0.36*17*(24-0) = 150 Вт;

Пол по зонам:

Q1п = ((0.47*8)+(0.23*8)+(0.2*0,12))*(29 -0)*1=166 Вт.

Результаты расчетов для остальных камер сводим в таблицу

Таблица 7

Теплопритоки через ограждения

Наименование камеры	Вид ограждения	Кд или Кусл, Вт/м2К	F, м2	tн, °С	tк, °С	?tс, °С	Q1т,Вт	Q1с,Вт	Q1,Вт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Камера №1	Стена наружная западная Стена внутренняя северная Стена внутренняя восточная Стена внутренняя южная Покрытие Пол по зонам: Зона 1 Зона 2 Зона 3	0.37 0.27 0.27 0.27 0.36 0.47 0.23 0.12	14 14,7 14 14,7 17 8 8 0,2	29 24 24 24 24 29 29 29	0 0 0 0 0 0 0 0	10,2 - - - - - - -	152 97 92 97 150 166	53 - - - - -	807
Камера №2	Стена наружная западная Стена наружная южная Стена внутренняя восточная Стена внутренняя северная Покрытие Пол по зонам: Зона 1 Зона 2	0.37 0.37 0.38 0.38 0.36 0.47 0.23	10.5 12.6 10.5 12.6 11 13.2 1.6	29 29 24 24 24 29 29	+2 +2 +2 +2 +2 +2 +2	10.2 10.2 - - - - -	107 128 82 107 89 148	40 48 - - - -	667
Камера №3	Стена наружная южная Стена внутренняя восточная Стена внутренняя северная Покрытие Пол по зонам: Зона 1 Зона 2	0.45 0.43 0.43 0.43 0.47 0.23	8.05 10.5 8.05 7 4.6 2.3	29 24 24 24 29 29	+6 +6 +6 +6 +6 +6	10.2 - - - - -	85 83 64 56 49	37 - - - -	374

Теплопритоки от грузов при холодильной обработке

При холодильной обработке продуктов (охлаждении, замораживании и домораживании) каждый килограмм продукта выделяет теплоту в количестве q = ?h кДж/кг. Кроме того, если происходит холодильная обработка продуктов в таре, то необходимо добавить теплоту, выделяющуюся при ее охлаждении.

Теплоприток , кВт, при охлаждении и домораживании продуктов в камерах хранения, рассчитываем по формуле 12

Q2 пр=Gпр(i1 - i2)*1000/(24*3600) (12)

где Gсут - суточное поступление продуктов, т/сут;

i1 - i2 - энтальпия продукта до и после холодильной обработки, кДж/кг.

Теплоприток от тары , Вт, действия определяют по формуле 13

Q2т=Gт * Ст (t1-t2)*1/(24*3600)

где t1-t2 - температура продукта до и после холодильной обработки, °С

Gт - суточное поступление тары, принимаемое пропорционально суточному поступлению продукта, т/сут;

ст- удельная теплоемкость тары, кДж/(кг*К);

t1, t2 - начальная и конечная температуры тары, принимаются равными начальной и конечной температурам продукта, °С.

Суммарный теплоприток от грузов и тары при холодильной обработке Q2 , рассчитаем по формуле 14

Q2= Q2пр+ Q2т

В качестве примера приведем расчет теплопритоков от грузов холодильной камеры хранения мясопродуктов.

Q2пр=780*0.6*(246.5-236)*1000/(24*3600)=59 Вт

Q2т=250*0.2*2090*(5-1)*1/(24*3600)=5 Вт;

Q2 = 59+5=64 Вт.

Величина Gпр определяется в зависимости от срока хранения: при 1-2-х дневном хранении-100%,при 3-4-х дневном-60%,свыше 4-х дневного- 40%. Суточное поступление тары принимают в размере 20%- для деревянной, пластмассовой и стальной. Удельная теплоемкость для деревянной тары составляет 2500Дж/кг*К и 2090 2500Дж/кг*К для пластмассовой. При доставке охлажденного мяса, его температура составляет 5°С, молочно-жировой продукции - 8°С, фруктов- 20°С. Температура продукта после холодильной обработки принимается 1 - 2°С выше температуры воздуха в камер.

Результаты расчетов теплопритоков от грузов для остальных камер заносим в таблицу 8.

Таблица 8

Теплопритоки от грузов

Наименование камеры	Gпр,кг/сут	i1 , кДж/кг	i2 ,кДж/кг	Gт, кг/сут	Ст, кДж/(кг*К)	t1, °С	t2, °С	Q2, Вт
Камера 1	250	246.5	236	50	2090	5	1	64
Камера 2	320	121	104	32	2090	8	3	69
Камера 3	240	347	298	24	2500	20	7	150

Теплопритоки с наружным воздухом при вентиляции камер

Теплопритоки с наружным воздухом при вентиляции камер Q3 ,Вт

учитывается только для камер хранения фруктов, овощей и напитков и определяется по формуле 15

Q3 = (V*p*a*(i1 - i2))/ (24*3600), (15)

где V -объем камеры, м3;

p - плотность воздуха при температуре камеры, кг/ м3;

a - кратность воздухообмена в сутки (принимается 4);

i1 - i2- энтальпия наружного воздуха и воздуха в камере, Дж/кг.

Q3 = (24.5*1.244*4*(96.03-20.78))/(24*3600)=30 Вт.

Результаты расчета Q3 приведены в таблице 9

Таблица 9

Теплопритоки от вентиляции камеры

Наименование камеры	Объем камеры, м3	Плотность воздуха, кг/ м3	Энтальпия наружного воздуха, Дж/кг	Энтальпия воздуха в камере, Дж/кг	Q3 ,Вт.
Камера 3	24.5	1.244	96.03	20.78	30

Теплопритоки при эксплуатации камер

Эти теплопритоки возникают вследствие освещения камер, пребывания в них людей, работы электродвигателей и открывания дверей.

Эти теплопритоки определяются в зависимости от теплопритоков через отражение Q1 и площади камеры. Для камеры, площадью до10 м2 они равны 40%,от 10 до 20 м2 - 30%, более20 м2 - 20% от Q1.

Результаты расчета теплопритоков Q4 сводим в таблицу 10

Таблица 10

Эксплуатационные теплопритоки

Наименование камеры	Q4, Вт
Камера 1	242
Камера 2	200
Камера 3	149

Итоговые результаты расчета сводим в таблицу 11

Таблица 11

Сводная таблица теплопритоков

Наименование камеры	Теплопритоки, Вт
	Q1	Q2	Q3	Q4	?Q
Камера 1	807	64	-	242	1113
Камера 2	667	69	-	200	936
Камера 3	374	150	30	149	703

6. ПОДБОР ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Необходимую холодопроизводительность холодильной машины Qо, Вт, определяется по формуле 16

Qо =?Q/в*ц,

где ?Q - суммарные теплопритоки по группе камер, Вт;

в - коэффициент рабочего времени, для малых холодильных машин принимается равным 0.75;

ц - коэффициент утечек холода, принимается равным 0.95 для систем непосредственного охлаждения.

Подбор холодильной машины для холодильной камеры хранения мясопродуктов:

Qо = 1113/0.75*0.95=1590 Вт

Подбор холодильной машины для холодильной камеры хранения молочно - жировой продукции и холодильной камеры хранения фруктов, зелени и напитков:

Qо =(936+703)/0.75*0.95=2342 Вт

Для камеры хранения мясопродуктов подбираем холодильную машину марки ММВ4-1-2, в количестве 1 штука. Для камер хранения молочно - жировой продукции и фруктов, зелени и напитков подбираем холодильную машину марки ММВ4-1-2, в количестве 2 штуки. Технические характеристики холодильной машины, марки ММВ4-1-2 представлены в таблице 12.

Таблица 12

Технические характеристики холодильной машины ММВ4-1-2

Показатели холодильных машин	Камера хранения мясопродуктов	Камеры хранения молочно - жировой продукции и фруктов, зелени и напитков
1	2	3
Число обслуживаемых камер	1	2
Холодопроизводительность при стандартном режиме, Вт	3550	3550
Хладагент	R-12	R-12
Потребляемая мощность электродвигателя компрессора, кВт	2.2	2.2
Потребляемая мощность подогревателя хладона, кВт	2.2	2.2
Марка компрессорно-конденсаторного агрегата габаритные размеры, мм	АВ 3-1-2 934/554/577	АВ 3-1-2 934/554/577
Марка индикатора Охлаждение	АВ 3-2 воздушное	АВ 3-2 воздушное
Марка реле температуры подогревателя хладона Количество	ТР-05М-03 1	ТР-05М-03 1
Марка реле температуры камеры Количество	ТР-1-02х 2	ТР-1-02х 2
Марка терморегулирующего вентиля Количество Холодопроизводительность ,кВт	ТРВ-2М 2 2320	ТРВ-2М 2 2320
Марка испарителя Количество Габаритные размеры,мм Поверхность, м2	ИРСН-18 4 2060/110/330 18	ИРСН-18 4 2060/110/330 18
Марка реле времени количество	РВТ 12/24 1	РВТ 12/24 1

7. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИСПАРИТЕЛЕЙ ПО КАМЕРАМ

Теплопередающую поверхность испарителя Fи ,м2 ,определяют по формуле 17

Fи =?Q/K*?t,

где ?Q- суммарный теплоприток на камеру, Вт;

K - коэффициент теплопередачи камерного оборудования, Вт/(Км2);

?t - расчетная температура между воздухом камеры и средней температуры хладоносителя при рассольном охлаждении, °С.

Коэффициент теплопередачи для батарей принимаем 2.5 Вт/(Км2). Расчетную разность температур для испарителя принимаем 16°С.

Теплопередающая поверхность испарителя для камеры хранения мясопродуктов:

Fи =1113/(2.5*16)=28 м2

Теплопередающая поверхность испарителя для камеры хранения молочно-жировой продукции:

Fи =936/(2.5*16)=23.4 м2

Теплопередающая поверхность испарителя для камеры хранения фруктов, зелени и напитков:

Fи =703/(2.5*16)=17.6 м2

Количество приборов охлаждения для каждой камеры n, шт, определяется по формуле 18

n= Fи/ѓ,

где n - требуемое количество приборов охлаждения, шт;

ѓ - теплопередающая поверхность одной батареи (принимается из технической характеристики машины).

Количество приборов охлаждения для камеры хранения мясопродуктов:

n=28/18=1.6, nд=2 шт.

Количество приборов охлаждения для камеры хранения молочно-жировой продукции:

n=23/18=2, nд=2 шт.

Количество приборов охлаждения для камеры хранения фруктов, зелени и напитков:

холодильник камера вентиляция теплоприток

n=17.6/18=0.9, nд=1шт.

1. Размещено на www.allbest.ru