Расчет воздушной завесы

ОБОРУДОВАНИЕ КАМЕР ХРАНЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Исходные данные. Из технологического цеха в камеру краткосрочного хранения масла с t _пм = –5 °С ведет дверь, имеющая ширину B = 2,3 м и высоту H = 2,2 м. По нормативам в технологическом цехе температура воздуха не должна превышать t _ц = 28 °С. Плотность воздуха, соответственно, для условий камеры и цеха составляет r_пм = 1,3 кг/м³, r_ц = 1,2 кг/м³.

Требуется:определить технические характеристики завесы; оценить эффективность завесы.

Для воздушных завес холодильных камер рекомендуется отношение величины сечения щели завесы, из которой выходит воздух, к площади дверного проема, F _щ/ F _дв = 1/30–1/50. Примем отношение F _щ / F _дв = 1/50 и определим площадь сечения щели

F _щ = (2,3×2,2)/50 = 0,1 м².

Поскольку длина щели практически равна ширине дверного проема, то ширина щелевого сопла составляет b = 2 b ₀ = 0,1/2,3 = 0,044 м. Функция воздушной завесы заключается в уменьшении проникновения холодного воздуха из охлаждаемого помещения. Это может быть достигнуто направлением выхода воздуха из щели завесы в сторону камеры под углом 30 ° и со-зданием движения воздуха у пола, т. е. на расстоянии от щели H = 2,2 м, при этом скорость движения воздуха должна быть не менее w _п = 0,5 м/с. Для плоской струи примем значение коэффициента турбулентной структуры a _т = 0,2 [3]. Тогда скорость воздуха на выходе из щели

w ₀ = w _п (a _т H / b ₀ + 0,41)^0,5/0,82 = 0,5 (0,2×2,2/0,022 + 0,41)^0,5/0,82 = 2,8 м/с.

Объемный расход воздуха через щелевое сопло завесы

V _з = F _щ w ₀ = 0,1×2,8 = 0,28 м³/с.

Объемный поток воздуха у пола камеры определяем по зависимости для плоской свободной струи [3]

V _стр = 1,2 V _з (a _т H / b ₀ + 0,41)^0,5 = 1,2×0,28 (0,2×2,2/0,022 + 0,41)^0,5 = 1,5 м³/с.

Считаем, что количество подсасываемого воздуха из цеха V _ц и уходящего из камеры V _пм, примерно одинаково. Тогда

V _ц = V _пм = (V _стр – V _з)/2 = (1,5 – 0,28)/2 = 0,6 м³/с.

Температуру воздушной струи находим из уравнения теплового баланса

t _стр = ((V _ц + V _з) t _ц + V _пм t _пм)/ V _стр = ((0,6 + 0,28) 28 + 0,6 (–5))/1,5 = 13 °С.

Величину теплопритока в камеру Q ₃ при работающей воздушной завесе определяют как тепловую нагрузку, идущую на охлаждение воздуха, который подается в завесу и подсасывается к ней из технологического цеха

Q ₃ = (b – 1) V _зr_ц c _ц(t _стр – t _пм)/2 = (5,6 – 1)×0,28×1,2×1 (13 – (–5))/2 = 14,5 кВт,

где c _ц – теплоемкость воздуха технологического цеха (см. прил. 1), кДж/(кг×К); b – коэффициент, зависящий от соотношения размеров дверного проема и щели [3], b = 1,69 (a _т H / b + 0,2)^0,5 = 1,69×(0,2×2,2/0,044 + 0,2)^0,5 = 5,6.

Объемный поток воздуха через открытую дверь, не имеющую завесы, определим по зависимости [3]

V _дв = m BH [ H (1 – (t _пм + 273)/(t _ц + 273))]^0,5 =

= 0,8×2,3×2,2 [2,2 (1 – (–5 + 273)/(28 + 273))]^0,5 = 1,9 м³/с,

где m – коэффициент расхода воздуха через дверной проем для холодильной камеры [5], m = 0,8.

Теплоприток при отсутствии воздушной завесы

Q _дв = V _двr_ц c _ц(t _ц – t _пм) = 1,9×1,2×1(28 – (–5)) = 66 кВт.

Таким образом, функционирование воздушной завесы позволяет уменьшить теплоприток через дверной проем в Q _дв/ Q ₃ = 66/14,5 = 4,55 раза.

Дата добавления: 2014-11-20