Теплоизоляция холодильника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО«Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

Механико-технологический институт

Кафедра «Технические системы АПК»

Контрольная работа

По дисциплине: «Холодильное и вентиляционное оборудование»

Тюмень 2015



1. Расчет толщины теплоизоляционного слоя строительных ограждений

Исходные данные

Определить действительную толщину тепло изоляции и действительный коэффициент теплопередачи наружной стены холодильника.

Холодильник расположен в средней зоне. Стена изолирована теплоизоляцией, выполненной в виде стандартных плит толщиной 50 мм.

Дано:

Толщина слоев стены:

Кирпичная стена - 250,0 мм

Цементной затирки - 1,0 мм

Штукатурки - 15,0 мм

Пароизоляции - 2,5 мм

Теплоизоляция ПХВ

Температура в камере -15є С

К=0,35

д₁=0,25 м

д₂=0,001 м

д₃=0,015 м

д₄=0,0025 м

л₁=1 Вт/(м*К)

л₂=0,9Вт/(м*К)

л₃=0,18 Вт/(м*К)

л₄=0,05 Вт/(м*К)

л_из=0,05 Вт/(м*К)

б_н=25 Вт/(м²*К)

б_вн=8 Вт/(м²*К)

Методика расчета

Расчетная толщина теплоизоляционного слоя, м:

д_из= л_из[1 - (1 + д₁ + д₂ +… д_n +1)]

К б_н л₁ л₂ л_n б_вн

д_из= л_из[1 - (1 + д₁ + д₂ + д₃ + д₄ +1)]

К б_н л₁ л₂ л₃ л₄ б_вн

д_из= 0.05[ 1 - (1 + 0.25 + 0.001 +0.015 +0.0025) + 1 ] =0,127 м

0.35 25 1 0.9 0,18 0.05 8

Полученную расчетную толщину округляем до величины, кратной толщине стандартной плиты (50 мм):

д_из=0,127 м ? 0,150 м, т.е. три стандартных плиты по 50 мм.

Пересчитываем коэффициент теплопередачи К_{д ,}значение которого будет являться действительным:

К_д = 1

1 + д₁ + д₂ + д_из + д₃ + д₄ +1

б_н л₁ л₂ л_из л₃ л₄ б_вн

К_д = 1 =0,324

1 + 0,25+ 0,001 + 0,127 + 0,015 + 0,0025 + 1

25 1 0,9 0,05 0,18 0,05 8

К_д = 0,324

2. Расчет теплопритоков в охлаждаемые помещения

Исходные данные

Определить теплопритоки, проникающие в камеру одноэтажного холодильника.

Наружные и внутренние стены холодильника (рис.1) выполнены из кирпича. Кровля плоская, покрытая толем. Высота стен 6 м. Город - Владивосток.

Коэффициенты теплопередачи, Вт/(м²*К):

-кровли ……………………………………0,22

-наружных стен…………………………...0,25

-внутренней стены……..............................0,56

-перегородки между камерами 1 и 2…….0,58

-пола……………………………………….0,35

Камера №1 для охлаждения продуктов:

Температура в камере: 0єС

Число людей в камере,n= 2 человек

Мощность электродвигателя,N=5,5 кВт

Продукты : Кефир, G = 3650 кг

Температура продукта:

начальная, t_нач. = 12єС

конечная, t_кон. = 8єС

Влажность воздуха = 85%

Тара: стекло.

Камера №2 для замораживания продуктов:

Температура в камере: -28єС

Число людей в камере,n= 2 человек

Мощность электродвигателя,N=5,5 кВт

Продукты : рыбное филе, G = 1200 кг

Температура продукта:

начальная, t_нач. = 30єС

конечная, t_кон. = -18єС

Влажность воздуха = 95%

Тара: металл.

Рис. 1 План расположения холодильника

Методика расчета:

1. Определение расчетной температуры наружного воздуха

t_н = 0.4*t_ам + 0,6*t_{см ,} где

t_н - температура наружного воздуха,єС

t_ам - температура абсолютного максимума,єС

t_см - средняя температура в 13 часов наиболее жаркого месяца,єС

2. Определение теплопритоков через ограждения

Теплопритоки через ограждения проникают в камеру холодильника вследствие разности температур снаружи и внутри камеры и в результате солнечной радиации.

Q₁ = ?Q_1T + ?Q_1C, где

?Q_1T - сумма теплопритоков через ограждения вследствие разности температур, Вт

?Q_1C - сумма теплопритоков через ограждения, подвергнутые действию солнечных лучей, Вт

Теплопритоки ?Q_1T, вызванные разностью температур, проникают во внутрь через каждое из шести ограждений камеры (кровлю, стены, пол).

Теплопритоки через кровлю:

Q_1T = К*F*( t_н - t_к), где

К - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²*К);

F - поверхность ограждения, м² ;

t_н - температура воздуха снаружи камеры, єС;

t_к - температура воздуха в камере, єС.

По этой же формуле необходимо рассчитать теплопритоки через наружные стены и перегородку (если камеры смежные) между камерами 1 и 2.

Теплопритоки через внутренние стены:

В тех случаях, когда температура в соседних помещениях неизвестна, перепад температур принимают в размере 70% от расчетной разности температур для наружных стен, ( t_н - t_к)

Q_1T =0.7* К*F*( t_н - t_к), где

К - коэффициент теплопередачи внутренней стены, Вт/(м²*К);

F - поверхность внутренней стены, м² ;

t_н - температура воздуха снаружи камеры, єС;

t_к - температура воздуха в камере, єС.

Теплопритоки через пол, лежащий на грунте, для камер с нулевой и положительной температурой не определяют.

Теплопритоки через пол, имеющий систему обогрева грунта в виде воздушных каналов, определяют по следующей формуле:

Q_1T = К*F*( 3 - t_к), где

К - коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м²*К);

F - поверхность пола, м² ;

Теплопритоки вызванные солнечной радиацией:

Такие теплопритоки проникают через кровлю и наружные стены. При определении теплопритоков через стены, обычно учитывают только одну стену, которая подвергается наибольшему облучению солнцем. Такой, как правило, является стена, имеющая максимальную поверхность, или стена, наиболее невыгодно ориентированная по отношению к солнцу.

Q_1С = К*F*Дt_с, где

F - поверхность ограждения, подвергающая действию солнечных лучей, м² ;

Дt_с - избыточная разность температур, єС.

Тепловую нагрузку на компрессор Q_1КМ определяют как алгебраическую сумму теплопритоков, т.е. Q_1КМ = Q₁

Тепловую нагрузку на камерное оборудование Q_1ОБ определяют как сумму только положительных теплопритоков.

Расчет:

Определение расчетной температуры наружного воздуха:

t_н=0,4•38+0,6•22,7=28,82°С

Определение теплопритоков через ограждения:

Расчет для камеры №1:

через кровлю: Q_{1Т кр}=0,22•(6•18) •(28,82-0)=684,8 Вт

наружные стены: Q_{1Т нар}=0,25•((6+18+6) •6) •(28,82-0)=1296,9 Вт

перегородка 1-2: Q_{1Т 1-2}= 0,58•(12 •6) •(-28-0)=-1169,23 Вт

перегородка 1-3: Q_{1Т 1-3}=0,7 • 0,56•((18-12) •6) •(28,82-0)=406,7 Вт

пол - не считаем

через кровлю: Q_{1С кр}=0,22•(6•18) •18,5=439,6 Вт

наружные стены (наибольшую) Q_1Снар=0,25•(18 •6) •5,8=156,6 Вт

Q₁=684,763+1296,9-1169,28 +406,7078+439,56+156,6=1815,3 Вт

Q_1км = Q₁ =1815,3 Вт

Q_{1 об}=684,8+1296,9+406,7+439,6+156,6=2984,5 Вт

Расчет для камеры №2:

через кровлю: Q_{1Т кр}=0,22•(6•18) •(28,8-(-28))=1350 Вт

наружные стены: Q_{1Т нар}=0,25•(6•6) •(28,8-(-28))=511,4 Вт

перегородка 1-2: Q_{1Т 1-2}= 0,58•(12 •6) •(0-(-28)=1169,3 Вт

перегородка 2-3: Q_{1Т 2-3}=0,7 • 0,56•(6•6) •(28,8-(-28))=801,8 Вт

перегородка 2-4: Q_{1Т 2-4}=0,7 • 0,56•(12•6) •(28,8-(-28))=1603,7 Вт

пол Q_1Т=0,35 •(12•6) •(3-(-28))=781,2 Вт

через кровлю: Q_{1С кр}=0,22•(6•12) •18,5=293 Вт

наружные стены Q_1Снар=0,25•(6 •6) •6,3=56,7 Вт

Q₁=1350+511,4+1169,3 +801,8 +1603,7+781,2+293+56,7 = 6567,1 Вт

Q_1км = Q₁ =6567,1 Вт

Q_{1 об}= Q₁ =6567,1 Вт

3. Определение теплопритоков от продуктов и тары

Теплопритоки (Вт) от продуктов и тары равны:

Q₂ = ?Q_2П + ?Q_2Т, где

?Q_2П - тепло, отводимое от продуктов при их охлаждении, Вт

?Q_2Т - тепло, отводимое от тары, Вт

Тепло(Вт), отводимое от одного вида продукта:

Q_2П =G*(i_Н - i_К)/86,4, где

G - количество охлаждаемого продукта, кг

i_Н - i_К - энтальпия продуктов до и после охлаждения, кДж/кг

Тепло(Вт), отводимое от одного вида тары:

Q_2Т =G_Т*С_Т(i_Н - i_К)/86,4, где

G_Т - масса тары, кг

С_Т - теплоемкость тары, кДж/(кг*К)

i_Н - i_К - температура продукта до и после охлаждения, кДж/кг

Массу тары следует определять в процентном отношении от количества продуктов. Для деревянной тары принимают - 10%.

G_Т =G*10/100%

Теплоемкость: дерева - С_Т =2,5 кДж/(кг*К)

Тепловая нагрузка на компрессор Q_2КМ = Q₂

Тепловая нагрузка на камерное оборудование Q_2ОБ=1,3*Q₂

Расчет:

Определение теплопритоков от продуктов и тары:

Расчет для камеры №1:

Q_2п=3650•(47,3-31,4)/86,4=671,7 Вт

Q_2т=3650•1 • 0,83 • (12-8)/86,4=140,3 Вт

Q₂= 671,7+140,3 = 812 Вт

Q_2км = Q₂ =812 Вт

Q_2об = 1,3 • 812 =1055,6 Вт

Расчет для камеры №2:

Q_2п=1200•(314-4,6)/86,4=4297,2 Вт

Q_2т=1200•0,3 •0,46•(30-(-18))/86,4=92 Вт

Q₂= 4297,2+92 = 4389,2 Вт

Q_2км = Q₂ =4389,2 Вт

Q_2об = 1,3 • 4389,2 =5706 Вт



4. Определение теплопритоков с наружным воздухом при вентиляции камер

Теплопритоки Q₃ (Вт) при вентиляции определяют для камер с нулевой и положительной температурами:

холодильник теплоизоляция теплопередача вентиляция

Q₃ =V*б*с*(i_Н - i_К)/86,4, где

V - Объем вентилируемой камеры, м²

б - кратность обмена воздуха в сутки, б=1

i_Н - Энтальпия наружного воздуха, кДж/кг

с - плотность воздуха при температуре и относительной влажности воздуха в камере, кг/м³

i_К - энтальпия воздуха камеры, кДж/кг

Тепловая нагрузка на компрессор Q_3КМ и на камерное оборудование Q_3ОБ учитывается полностью, т.е. Q_3КМ =Q_3ОБ=Q_3.

Расчет:

Определение теплопритоков с наружным воздухом при вентиляции камер:

Расчет для камеры №1:

Q₃=(6 • 18 • 6) • 1•1,453•(99,65-(-18,84))/86,4=1291,2 Вт

Q₃км=Q₃об=Q₃=1291,2

5. Определение эксплуатационных теплопритоков

Эксплуатационные теплопритоки (Вт) возникают при освещении камер, от пребывания людей в камере, при работе электродвигателей, при открывании дверей в камере.

Теплопритоки (Вт) при освещении камер:

q₁ =A*F, где

А - количество тепла, выделяемого освещением на 1 м² поля камеры, Вт/ м² А=4,5

F - площадь пола камеры, м²

Теплопритоки от пребывания людей:

q₂ =350*n, где

n - число людей, работающих в камере

Теплопритоки от работы электродвигателей:

q₃ =1000*N

N - мощность электродвигателей, кВт.

Теплопритоки через открытые двери:

q₄ =B*F где

B - теплопритоки на 1 м² поля камеры, Вт/ м²

Эксплуатационные теплопритоки:

Q₄ = q₁ + q₂ + q₃ +q₄

Тепловая нагрузка на компрессор

Q_4КМ = 0,75*Q₄

Тепловая нагрузка на камерное оборудование

Q_4ОБ=Q₄

Расчет: Определение эксплуатационных теплопритоков

Расчет для камеры №1:

q1=4,5 •(6 •18)=486 Вт

q2=350 •2=700

q3=0

q4=12 •108=1296

Q4= 486+700+0+1296=2482

Q4км=0,75 •2482=1681,5

Q4об=2482

Расчет для камеры №2:

q1=4,5 •(6 •12)=324 Вт

q2=350 •2=700

q3=1000 •5,5=5500

q4=9,5 •(6 • 12)=684

Q4= 324+700+5500+684=7208

Q4км=0,75 •7208=5406

Q4об=7208

6. Определение теплопритоков от фруктов при «дыхании»

Количество тепла выделяемого фруктами при «дыхании»:

Q₅ = G *(0,1* Q_n +0,9* Q_хр)/1000, где

Q_n - тепловыделение фруктов при температуре поступления. Вт/Т

Q_хр - тепловыделение фруктов при температуре хранения. Вт/Т

Тепловая нагрузка на компрессор Q_5КМ и на камерное оборудование Q_{5 ОБ} учитывается полностью, т.е. Q_5КМ =Q_{5 ОБ} =Q₅

Расчет:

не считаем, Q5=0

7. Общая тепловая нагрузка

Общая тепловая нагрузка на компрессор по камере:

Q_КМ = Q_1КМ+ Q_{2 КМ} + Q_{3 КМ} + Q_{4 КМ} + Q_{5 КМ}

Общая тепловая нагрузка на камерное оборудование:

Q_ОБ = Q_1ОБ+ Q_{2 ОБ} + Q_{3 ОБ} + Q_{4 ОБ} + Q_{5 ОБ}

Расчет для камеры №1:

Q_КМ = Q_1КМ+ Q_{2 КМ} + Q_{3 КМ} + Q_{4 КМ} + Q_{5 КМ}

Q_км= 1815,3+812+1291,2+1681,5+0 = 5600

Q_ОБ = Q_1ОБ+ Q_{2 ОБ} + Q_{3 ОБ} + Q_{4 ОБ} + Q_{5 ОБ}

Q_об= 2984,5+1055,6+1291,2+2482+0 = 7813,3

Расчет для камеры №2:

Q_КМ = Q_1КМ+ Q_{2 КМ} + Q_{4 КМ}

Q_км= 6567,1+4389,2+0+5406+0 = 16362,3

Q_ОБ = Q_1ОБ+ Q_{2 ОБ} + Q_{4 ОБ}

Q_об= 6567,1+5706+0+7208+0 = 19481,1

Размещено на Allbest.ru