Холодильная техника и технология 1 страница

СХЕМА ПЛАНУ УРОКУ

1. Дата:

2. Клас:

3. Номер уроку:

4. Тема:

5. Загальна проблема:

6. Тип уроку:

7. Мета:

8. Завдання: 1.

2.

9. Зміст уроку: Перший етап -

Другий етап -

10. Обладнання уроку:

11. План лекції:

12. Метод:

13. Прийом:

14. Форми роботи на уроці:

15. Контроль знань:

16. Домашнє завдання:

17. Висновки по уроку:

Методическое пособие по изучению дисциплины и выполнению

контрольной работы для студентов заочной формы обучения 4 курса

специальности 080401 высшего профессионального образования

Краснодар

Содержание

Введение
1 Нормативные ссылки
2 Инструкция по работе с учебно – методическим пособием
3 Программа дисциплины
4 Контрольная работа
5 Задания на контрольные работы
6 Содержание и оформление контрольных работ
7 Темы лабораторных работ
8 Темы практических занятий
9 Вопросы для подготовки к экзамену (зачету)
10 Список рекомендуемой литературы
11 Приложения

Введение

Холодильная обработка пищевых продуктов и дальнейшее их хранение в настоящее время является наиболее прогрессивным и современным способом длительного сохранения пищевой ценности продуктов питания. Как получать низкие температуры, какое оборудование необходимо использовать, как оно работает, какие температурно-влажностные режимы холодильной обработки нужно назначать изучается по дисциплине Холодильная техника и технология.

Изучение дисциплины позволяет использовать полученные знания для курсового и дипломного проектирования, а также применения их в дальнейшей производственной деятельности.

1 Нормативные ссылки

При выполнении и оформлении контрольной работы необходимо пользоваться нижеприведенными нормативными документами.

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы

ГОСТ 8.417-2002 ГСИ. Единицы величин

Р 50-77-88 Рекомендации. ЕСКД. Правила выполнения диаграмм

ГОСТ 7.82-2001 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание электронных ресурсов.

ГОСТ 7.1-2003. СИБИД. Библиографическая запись. Заголовок. Общие требования и правила составления.

2 Инструкция по работе с учебно-методическим пособием

В разделе «Программа дисциплины» приведены изучаемые темы и указывается, что необходимо знать в пределах каждой темы.

В конце тем приводятся вопросы для самопроверки и литература из списка рекомендуемой литературы с указанием страниц, где излагается материал темы.

Пример

Литература: [1, c. 3-9], [2, c. 143-162],

где 1 и 2 – порядковые номера литературных источников из списка рекомендуемой литературы.

Вариант контрольного задания выбирается по последним 2-м цифрам шифра зачётной книжки.

В разделах «Темы лабораторных работ» и «Темы практических занятий» приводятся наименования лабораторных работ и практических занятий, которые будут проводиться в период лабораторно-экзаменационной сессии, и указывается литература для подготовки.

3 Программа дисциплины

В программе дисциплины приводятся изучаемые темы дисциплины, используемая литература и вопросы для самопроверки.

Тема 1. Физические и термодинамические основы получения низких температур

Рассмотрите физические принципы получения низких температур (фазовые переходы,адиабатическое расширение газа, дросселирование жидкости, вихревой и термоэлектрический эффекты). Изучите термодинамические основы работы холодильных машин.

Литература: [1, с. 6-14], [2, c. 7-23]

Вопросы для самопроверки:

l Какие фазовые переходы могут применяться для получения низких температур?

l Какие вещества могут использоваться в качестве холодильных агентов?

l Что такое обратный цикл Карно?

Тема 2. Схемы холодильных машин. Основное и вспомогательное оборудование.

Ознакомьтесь со схемами одно- и двухступенчатой холодильными машинами, назначением используемого основного и вспомогательного оборудования. Рассмотрите техническое устройство компрессоров различных типов, теплообменных аппаратов (испарители, конденсаторы). Ознакомьтесь с вопросами автоматического регулирования работы холодильных машин.

Литература: [1, с. 15-63], [2, c. 23-241]

Вопросы для самопроверки:

l Опишите работу одноступенчатой холодильной машины.

l Объясните назначение основного и вспомогательного оборудования.

l Какие приборы охлаждения устанавливаются в холодильных камерах?

l Какие автоматические приборы используются в холодильной технике?

Тема 3. Производственные холодильники. Планировочные решения, строительные конструкции. Грузовые операции на холодильниках, размещение продуктов в холодильных камерах.

При изучении этой темы необходимо рассмотреть классификацию холодильников, их строительные конструкции, какие холодильные камеры бывают и для каких целей используются. Ознакомьтесь с грузовыми и товароведческими операциями на холодильниках при приемке и выпуске продуктов. Изучите правила размещения продуктов в холодильных камерах.

Литература: [1, с. 63-104].

Вопросы для самопроверки:

l Какие строительные и теплоизоляционные материалы используются при строительстве холодильников?

l Какие холодильные камеры бывают на распределительных холодильниках?

l Какие документы оформляются при приемке пищевых продуктов на хранение?

l Как размещаются продукты в камерах охлаждения?

Тема4. Основные причины порчи продуктов и способы сохранения их качества. Состав продуктов и изменения их свойств в процессе холодильной обработки

Рассмотрите теоретические вопросы холодильного консервирования пищевых продуктов, какие холодильные технологии могут быть использованы. Изучите основные причины порчи продуктов. Ознакомьтесь с влиянием низких температур на жизнедеятельность микроорганизмов. Ознакомьтесь с вспомогательными средствами, применяемыми при холодильной обработке и хранении. Изучите состав продуктов.

Литература: [1, с. 104-118], [2, c. 393-405]

Вопросы для самопроверки:

l Объясните причины порчи пищевых продуктов.

l Что такое свободная и связанная вода в пищевых продуктах?

l Что такое модифицированная и регулируемая газовая среда как метод консервирования?

Тема5. Процессы тепло- и массопереноса при холодильном консервировании

Изучите виды холодильной обработки (охлаждение, замораживание, хранение, размораживание), что происходит с составом продуктов при холодильной обработке. Рассмотрите вопросы массо- и газопереноса при холодильном консервировании.

Литература: [1, с. 118-254], [2, c. 405-446]

Вопросы для самопроверки:

l Что такое домораживание продуктов?

l В каких средах производят быстрое замораживание продуктов?

l Охарактеризуйте температурно-влажностные режимы растепления и размораживания продуктов.

l Как изменяются свойства продуктов животного происхождения при хранении?

Тема 6. Инженерные основы холодильного консервирования. Оборудование для охлаждения, замораживания и хранения продуктов. Оборудование для размораживания (растепления) продуктов.

Необходимо ознакомиться с инженерным оборудованием камер охлаждения, замораживания, хранения и размораживания, работой скороморозильных аппаратов различных типов, холодильным транспортом.

Литература: [1, с. 255-265], [2, c. 446-534]

Вопросы для самопроверки:

l Какие конструкции воздухоохладителей используются в камерах охлаждения пищевых продуктов?

l Как работает флюидизационный скороморозильный аппарат и для каких продуктов применяется?

l Условия, сроки и особенности перевозки различных пищевых продуктов.

4 Контрольная работа

Целью работы является обучение студента методике расчета холодильного оборудования для холодильного хранения плодов и овощей и его подбора по техническим характеристикам, ознакомление студента со схемой холодильной машины. Одновременно студент должен научиться пользоваться нормативными документами (ГОСТами) и рекомендуемыми справочными материалами, с тем, чтобы уметь в дальнейшем правильно производить расчеты при курсовом и дипломном проектировании.

4.1 Пример выполнения работы

Контрольная работа выполняется по индивидуальному варианту по следующим исходным данным:

Вариант задания №100

1. Наименование продукта	груши
2. Масса хранимого продукта G, т
3. Температура продукта начальная tпр (1), ^0С
4. Температура продукта конечная tпр (2), ^0С
5. Время охлаждение продукта , сутки	1,5
6. Высота штабеля продукта hгр, м	5,4
7. Высота камеры hкам, м	6,8
8. Месторасположение холодильника (город)	Душанбе
9. Тип используемого испарителя	батареи
10. Охлаждение конденсатора	водяное
11. Холодильный агент	R717 (аммиак)

Расчет и подбор холодильного оборудования

Холодильная камера

Размеры холодильной камеры определяются ее строительной площадью F_стр, м², рассчитываемой по формуле

(4.1)

где Е – масса хранимого продукта, т;

– норма загрузки продуктом, т/м³;

h_гр – высота штабеля продукта, м;

– коэффициент использования строительной площади

камеры под штабель.

Значения Е, h_гр принимаются по заданию. = 0,34; = 0,8.

= 120/0,34*5,4*0,8 = 81,7 м².

Размеры камеры в плане определяются по формуле

, (4.2)

где l_к – длина камеры, м;

b_к – ширина камеры, м.

Ширина камеры b_к принимается кратной 6м, т.е. может быть 6, 12, 18 метров. Длина камеры l_к рассчитывается и округляется до ближайших больших целых значений, после чего уточняется значение строительной площади F^*_стр.

Принимаем ширину камеры равной b_к = 6м, тогда длина камеры будет равна

l_к = F_стр/ b_к = 81,6 /6 = 13,6м, округляем до 14 м.

Уточняем F^*_стр F^*_стр = l_к* b_к =6 * 14 = 84м²

После определения размеров камеры приступаем к теплотехническому расчету, цель которого определить максимальную тепловую нагрузку на испарители холодильной машины.

Холодильное оборудование должно быть выбрано так, чтобы отвод тепла был обеспечен при самых неблагоприятных условиях: летние температуры окружающего воздуха и полная загрузка камеры продуктом.

Количество тепла, проникающего в холодильную камеру извне и возникающее в камере Q_кам, Вт, складывается из следующих составляющих

Q_кам = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ , (4.3)

где Q₁ - теплоприток через ограждающие строительные конструкции камеры, Вт;

Q₂ - теплоприток от поступающих продуктов и тары, Вт;

Q₃ - теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры, Вт;

Q₄ - теплоприток от эксплуатации камеры, Вт;

Q₅ - теплоприток от продуктов при “дыхании”, Вт.

Ограждающими строительными конструкциями камеры являются стены, покрытие и пол. Соответственно теплоприток Q₁, Вт, является суммой следующих слагаемых

Q₁ = Q_1т + Q_1c + Q_1п, (4.4)

где Q_1т – теплоприток, поступающий от окружающего воздуха через стены и кровлю, Вт;

Q_1с – теплоприток, поступающий из-за облучения кровли солнцем, Вт;

Q_1п – теплоприток, поступающий от грунта через пол, Вт.

Тепло, поступающее от окружающего воздуха через стены и кровлю Q_1т, Вт, рассчитывается по формуле

Q , (4.5)

где - нормативный коэффициент теплопередачи ограждений

камеры, Вт/(м^{2 0}С);

- площадь поверхности стен и кровли, м²;

- температура воздуха снаружи ограждения, ⁰С;

- температура воздуха в камере, ⁰С.

= = 2 ⁰С; k_н = 0,32 Вт/м^{2 0}С (см. приложение Д).

t_н = 31 ⁰С.

Q = 0,32*[2*(6+14)*6,8 + 84]*(31 – 2) = 3303,7 Вт,

Тепловой поток от облучения кровли солнцем , Вт, определяют по формуле

Q , (4.6)

где F_П – площадь кровли, облучаемая солнцем, м²;

- избыточная разность температур, обусловленная солнечной

радиацией в летний период, ⁰С.

F_п = F_стр.= 84 м²; = 15 ⁰С.

Q = 0,32*84*15 = 403,2 Вт.

Количество теплопритоков, поступающих в камеру через полы от грунта Q_1П, Вт, определяем по формуле

Q (4.7)

где – условный коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м^{2 0}С);

температура грунта, ⁰С.

k_усл = 0,23 Вт/(м^{2 0}С). t_гр = (31-14) = 17 ⁰С.

Q = 0,23*84*(31-14) = 328,5 Вт,

Суммарное количество теплопритоков, поступающих через ограждения камеры, подсчитывается по формуле (5).

Q₁ = Q_1т + Q_1c + Q_1п = 3303,7 + 403,2+ 328,5 = 4035,4 Вт

Теплоприток от поступающих в камеру продуктов и тары Q₂, Вт, определяется по формуле

Q₂ = Q_2пр + Q_2т , (4.8)

где Q_2пр – теплота от продукта, Вт;

Q_2т – теплота от тары, Вт.

Количество теплопритоков, поступающих от продуктов Q_2п, Вт, рассчитывают по формуле

Q (4.9)

где G_пр – масса продукта, т;

с_пр – удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг ⁰С);

- время охлаждения продукта, час.

G_пр = 120т; с_пр = 3600 Дж/(кг ⁰С); t_пр(1) = 31 ⁰С; t_пр(2), = 2 ⁰С;

=1,5*24 = 36 час.

Q =

= 120*3600*(31-2)*1000/36*3600 = 96666,7 Вт

Количество поступающей с тарой теплоты Q_2т, Вт, находят по формуле

Q (4.10)

где G_т – масса тары, поступающей с продуктом, т;

с_т – удельная теплоемкость тары, Дж/(кг ⁰С).

G_т = 0,2G_пр = 0,2*120 = 24т; с_т = 2500 Дж/кг.

Q =

= 0,2*120*2500*(31-2)*1000/36*3600 = 13426 Вт.

Общее количество тепла, поступающего в камеру с продуктом и тарой, подсчитывают по формуле (9).

Q₂ = Q_2пр + Q_2т = 96666,7 + 13426 = 110092,7 Вт.

Теплоприток от наружного воздуха при вентиляции камеры , Вт, рассчитывается по формуле

(4.11)

где V_кам – объем камеры, м³;

плотность воздуха в камере, кг/м³;

– кратность воздухообмена в сутки;

удельная энтальпия наружного воздуха для летних

условий, Дж/кг;

удельная энтальпия воздуха камеры, Дж/кг.

V_кам = F_стр*h_кам, м³;

кг/м³; 8 кДж/кг. Величина принимается по приложению.

=

= 84*6,8*1,28*4*(17,2 – 8)*1000/24*3600 = 311,4 Вт.

Эксплуатационные теплопритоки возникают вследствие пребывания в холодильных камерах людей, работы электродвигателей, открывания дверей. Значение , Вт, принимают как долю в зависимости от теплопритоков через ограждения

Q₄ = 0,2Q_1. (4.12)

Q₄ = 0,2Q_1. = 0,2*4035,4 = 807,1 Вт

Количество теплоты, выделяемое плодами и овощами в процессе “дыхания” при хранении определяется по формуле

, (4.13)

где – удельное количество тепла, выделяющееся в процессе

“дыхания” плодов и овощей, Вт/т.

= 28 Вт/т (из приложения Д)

= 120 * 28 = 3360 Вт,

Суммарное количество тепла, проникающего в камеру, подсчитывается по формуле (4.3)

Q_кам = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ = 4035,4 + 110092,7 + 311,7 + 807,1 + 3360 = 118606,9 Вт.

Это количество теплоты должны отводить испарители холодильной машины, чтобы обеспечить требуемую температуру воздуха в холодильной камере.

Параметры работы холодильной машины

Температура конденсации зависит от температуры охлаждающей среды.

При водяном охлаждении конденсаторов, сначала определяется температура воды входящей на конденсатор, которая выше температуры по мокрому термометру для данной местности на 3 - 4 ⁰С

, (4.14)

где - температура воды, входящей на конденсатор, ⁰С;

t_мт – температура по мокрому термометру, зависящая от температуры и относительной влажности окружающего воздуха в г.Душанбе, ⁰С.

t_мт = 22,6 ^оС

= 22,6 + 3,4 = 26 ^оС

Температура воды, выходящей из конденсатора определяется как сумма температуры воды входящей на конденсатор и ее подогрева в нем, равного 3 - 5 ⁰С

= 26 + 4 = 30 ⁰С. (4.15)

Затем определяется температура конденсации, которая обычно выше температуры воды выходящей из конденсатора на 2 - 6 ⁰С

= 30 + 6 = 36 ⁰С. (4.16)

Температура кипения холодильного агента в испарителях камеры принимается ниже температуры в камере на 7 - 10 ⁰С

= 2 - 7 = - 5 ⁰С. (4.17)

Во избежание возникновения гидравлического удара в компрессоре, всасываемый пар необходимо перегревать. При этом температура всасывания определяется выражением

= - 5 - 10 = 5 ⁰С (4.18)

где - перегрев на всасывании, зависящий от используемого холодильного агента, ⁰С.

Для аммиака (R717) = 5 - 10 ⁰С.

= - 5 - 10 = 5 ⁰С

Термодинамический цикл холодильной машины

Для расчета холодильной машины по определенным ранее температурным режимам построим цикл её работы в термодинамической диаграмме (см. приложение 3) и определим параметры хладагента в характерных точках цикла.

Таблица 4.2 – Параметры характерных точек цикла

№ точек	Давление P, МПа	Температура t, ^0С	Энтальпия i, кДж/кг	Удельный объем v, м^3/кг	Термодинамическое состояние холодильного агента
1^/	0,36	-4		0,35	Насыщенный.пар
	0,36	+5		0,37	Перегретый.пар
	1,5			0,126	Перегретый пар
	1,5			-	Насыщенный.пар
	0,36	-4		0,052	Влажный пар х=0,15

1.4 Расчет цикла холодильной машины

Количество тепла, переданного продуктом одному килограмму холодильного агента в испарителе или массовая холодопроизводительность агента q₀, кДж/кг, определяется как

= 1450 – 370 = 1080 кДж/кг, (4.19)

Удельная работа адиабатического сжатия паров холодильного агента в компрессоре , кДж/кг

=1685 – 1480 = 205 кДж/кг (4.20)

Удельная теплота, отведенная от холодильного агента в конденсаторе q_к, кДж/кг

= 1685 – 370 = 1315 кДж/кг (4.21)

Холодильный коэффициент цикла

= 1080 /205 = 5,27 (4.22)

Масса холодильного агента G_ха, кг/с, циркулирующего в системе холодильной машины определяется по формуле

= 118606,9/1080*1000 = 0,11 кг/с (4.23)

Расчет и подбор оборудования

Компрессор

Действительная объемная производительность компрессора , м³/с, определяется объемом пара, образующегося в испарителе и поступающим в цилиндры компрессора

= 0,11 * 0,37 = 0,0407 м³/с, (4.24)

где – удельный объем паров холодильного агента, всасываемого

компрессором, м³/кг.

Теоретическая производительность компрессора , м³/с, определяется по формуле

= 0,0407 / 0,82 = 0,05 м³/с (4.25)

где – коэффициент подачи компрессора.

Значение определяется по графическим зависимостям в зависимости от степени повышения давления в компрессоре (см. приложение).

P_к / P₀ = 4,16; = 0,82

Теоретическая мощность, затрачиваемая в цилиндрах компрессора на адиабатическое сжатие паров холодильного агента , кВт, равна

= 0,11*(1685 – 1480) = 22,55 кВт (4.26)

На осуществление действительного процесса сжатия компрессором паров холодильного агента затрачивается больше энергии, чем требуется теоретически.

Дата добавления: 2015-05-26