Расчет продолжительности цикла охлаждения

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

 РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

 

КАФЕДРА «МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«ХОЛОДИЛЬНОЕ И ВЕНТИЛЯЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ»

 

Тема: Расчет и подбор оборудования камеры охлаждения

 

 

Выполнил:_________Черепанов А.С.

студент гр. 224

Проверил:_________СеливерстовМ.В.

 

Дата защиты_______________

Оценка     _______________

Подпись   _______________

Барнаул 2017

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ ОХЛАЖДЕНИЯ МЯСА.. 4

2 РАСЧЕТ КАМЕРЫ ОХЛАЖДЕНИЯ.. 7

2.1 Расчет продолжительности цикла охлаждения. 7

2.2 Расчет площади камеры охлаждения. 10

2.3 Определение теплопритоков. 11

2.4 Расчет и подбор холодильного оборудования. 15

2.5 Расчет вентиляции и определение мощности электродвигателей привода вентиляторов 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 21

ЛИТЕРАТУРА.. 24

 

       

ВВЕДЕНИЕ

Охлажденное хранение мяса является одним из самых оптимальных видов консервирования.

Мясо подверженное охлаждению в меньшей степени подвержено воздействию ферментативных и микробиологическим процессам в мясе и субпродуктах. Во время производства мяса в торговлю поступает помимо охлажденного, остывшее мясо. Однако по качеству остывшее мясо, уступает охлажденному.

В холодильниках мясо охлаждают в специальных камерах при температуре 0°С, при ступенчатом охлаждении мяса могут применяться более низкие температуры. Однако у ступенчатого охлаждения мяса есть и свои недостатки в виде "холодовому" сокращению мышц, которое ведет к необратимым изменениям, что негативно сказывается на качестве мяса. "Холодовое" сокращение мышц происходит вследствие торможения биохимических процессов, при использовании температуры 10°С. Электростимуляция способствует улучшению качества масса.

Охлаждение способствует сокращению мышечной ткани и потере эластичности, поверхность мяса принимает более яркий цвет вследствие перехода миоглобина в оксимиоглобин. Также происходит усушка мяса вследствие испарения влаги.

При правильно проведенном охлаждении мясо имеет корочку подсыхания, говядина имеет цвет ярко-красный, свинина бледно-розовый, баранина темно-красный. В отличие от свинины, которая практически не имеет запаха, мясо баранины и говядины обладают специфическим запахом. Охлажденное мясо по консистенции имеет упругую форму, а при легком надавливании не происходит выделение сока. Считается, что качество мяса улучшается после его выдержки.

 

АНАЛИЗ СПОСОБОВ ОХЛАЖДЕНИЯ МЯСА

 

Для получения холода используются безмашинные и машинные способыохлаждения. Безмашинные способы охлаждения основываются на плавлении, испарении, сублимации. В безмашинных способах охлаждения используются готовые хладоносители (водный, эвтектический и сухой лед, сжиженные газы, воздух).

Установки, работающие на готовых хладоносителях, просты по устройству и, следовательно, наиболее доступны, но они имеют существенные недостатки: полную зависимость от возможности и условий получения хладоносителей; большой объем грузовых работ, связанных с зарядкой хладоносителями и поддержанием гигиены в охлаждаемых помещениях.

Недостатки, свойственные безмашинным способам охлаждения, отсутствуют у машинных способов, когда энергия (механическая, тепловая, электрическая) поступает извне.

По виду затрачиваемой энергии холодильные машины подразделяются накомпрессионные, теплоиспользующие и термоэлектрические.

Компрессионные машины используют механическую энергию; теплоиспользующие — тепловую от источников теплоты, температура которых выше окружающей среды; термоэлектрические — электрическую.

При охлаждении в компрессионных и теплоиспользующих машинах теплотапереносится в результате совершаемого рабочим телом — холодильным гентом (хладагентом) обратного кругового процесса, а в термоэлектрических — при воздействии потока электронов на атомы вещества. Охлаждение в термоэлектрических машинах основано на термоэлектрическом эффекте, известном как эффект Пельтье, заключающемся в том, что при пропускании постоянного электрического тока по замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников или полупроводников, один из спаев нагревается (горячий спай), а другой охлаждается (холодный спай). Для того чтобы холодный спай термоэлемента имел постоянную низкую температуру и был источником холода, горячий спай нужно охлаждать. В этом случае система представляет собой холодильный агрегат, в котором электрический ток переносит энергию от холодного спая термоэлемента к горячему. Количество перенесенной энергии пропорционально силе тока в цепи термоэлемента.     Изменение полярности электрического тока приводит к перемене мест холодного и горячего спаев. Основной показатель качества термоэлемента — коэффициент добротности (эффективности вещества), определяющий максимальную разность температур горячего и холодного спаев. К достоинствам такого рода устройств можно отнести непосредственное использование электрической энергии для переноса теплоты без промежуточных веществ и механизмов;бесшумность и автономность работы; компактность и простоту автоматизации и обслуживания. Однако они значительно дороже других холодильных машин.

В зависимости от вида рабочего тела (холодильного агента) холодильные машины, в основе принципа действия которых лежит обратный цикл Карно, подразделяют на паровые и газовые. В испарителе паровой холодильной машины происходит испарение рабочего телапри переходе к нему теплоты от охлаждаемого объекта, а в конденсаторе — его конденсация при переходе теплоты от рабочего тела в окружающую среду (в воздух или воду). В качестве рабочего тела в паровых холодильных машинах используют аммиак и хладоны — фтористые и хлористые производные предельных углеводородов, в газовых — воздух.

В зависимости от способа подачи рабочего тела в конденсатор холодильные машины подразделяют на компрессионные, абсорбционные, сорбционные и пароэжекторные. В компрессионных холодильных машинах рабочий цикл совершается за счет механической работы компрессора, в абсорбционных, сорбционных и пароэжекторных — за счет затрат теплоты. Для получения требуемых температур кипения и конденсации рабочего тела используют одноступенчатые, многоступенчатые и каскадные паровые компрессионные машины. Соответственно в одноступенчатых используют один, в многоступенчатых и каскадных — два компрессора и более, которые обеспечивают осуществление холодильного цикла в каждой ступени машины. Для холодильной обработки и хранения пищевых продуктов в охлаждаемых камерах используют преимущественно паровые компрессионные одно- и двухступенчатые холодильные машины.        

Исходя из физических, химических, пищевых свойств продукта, мы предлагаем комбинированное воздушно-радиационное охлаждение, исключив при этом заветривание мяса (которое возможно при воздушном охлаждении) и наоборот «застой» воздуха (как при радиационном виде охлаждении).

 

РАСЧЕТ КАМЕРЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

Расчет продолжительности цикла охлаждения

 

Исходные данные:Камера охлаждения мяса в полутушах оснащена межрядными радиационными батареями. Производительность камеры G= 22 т/сут, скорость движения воздуха в зоне расположения бедренной части w₆= 1,7 м/с, температура воздуха в камере tпм = -8 °С.

 

Продолжительность охлаждения полутуши мяса в камере при вынуж­денном движении воздуха можно определить по формуле [1]:

 

т = 0,0962соρδ[(tпост - tпм) / (tвып-tпм)]^1,5/αпр,                 (2.1)

 

где с_о - теплоемкость охлажденного мяса, с_о = 3300 Дж/(кг-К);

р- плотность мяса, р = 1050 кг/м²;

δ - толщина бедренной части полутуши, м (для полу­туши массой 85 кг толщина бедренной части δ = 0,20 м);

α_пр - приведенный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м*К); tпост= 39 °С - температура мяса при поступле­нии в камеру;

tвып= 4 °С - температура мяса при выпуске из камеры, (tпост и tвыпприняты согласно технологическим данным).

 

Приведенный коэффициент теплоотдачи для камер охлаждения с меж­рядными радиационными батареями (радиационная и воздушно-радиационная системы охлаждения) определяют по уравнению:

 

αпр = α_к + α_и + α_{s ,}(2.2)

 

где α_к, α_и, α_s- коэффициенты теплоотдачи, соответственно, конвективный, при испарении влаги с поверхности охлаждаемой полутуши и радиацион­ный, Вт/(м*К).

 

Конвективный коэффициент теплоотдачи α_кможно вычислить из уравнения подобия [2]:

 

Nu = 0,33Re^0,58,                                                  (2.3)

 

где Nu - число Нуссельта;

Re - число Рейнольдса.

 

Сначала находим число Рейнольдса, учитывая, что при tпм= -8 °С кинематический коэффициент вязкости воздуха V_в = 12,43* 10-⁶ м² /с.

 

Re =w₆ *δ/Vв,                                                    (2.4)

 

=1,7*0,2/12,43* = 27353

 

Затем считаем число Нуссельта:

 

Nu = 0,33*27353^0,58 =123,6

 

Учитывая теплопроводность воздуха (0,024 Вт/м*К) и температуру воздуха в камере – (-8⁰С) находим конвективный коэффициент теплоотдачи:

 

α_к =123,6 * 0,024/0,2 = 14,83 Вт/(м^2*К)

 

Радиационный коэффициент теплоотдачи для камер охлаждения с межрядными радиационными батареями определяем из зависимости:

 

α_s= 3,7 * ϴр;                                             (2.5)

 

где ϴр - коэффициент, зависящий от температурного режима работы камеры охлаждения.

 

ϴр = [(0,01*Тм)⁴ – (0,01*Тб)⁴]/(tм - tб);(2.6)

 

Тб, Тм- температура, соот­ветственно, поверхности бедренной части полутуши и межрядных радиаци­онных батарей, К; tб, tм - температуры, соответственно, поверхности бедрен­ной части полутуши и межрядных радиационных батарей, °С.

 

=  -17+3 = -14°С, ( )

Тб =  -14 + 273 = 259 К

 = 6 °С

Tм = tм + 273=6 +273 = 279 К,

 

Итак, находим коэффициент ϴр:

ϴр = (0,01*279)⁴ - (0,01*259)⁴ /(6+14) = 0,85

 

Отсюда:α_s= 3,7 * 0,85 = 3,2 Вт/(м²*К).

Согласно экспериментальным данным: α_и =2 Вт/(м²*К).

α_пр = 14,83 + 2 + 3,2 = 20 Вт/(м²*К)

Если принять, что камера охлаждения работает с периодической за­грузкой и выгрузкой мяса, то продолжительность рабочего цикла охлажде­ния

 

τ _ц = τ+ τ_з.в,                                        (2.7)

 

где τ_з.в. = 2 часа – продолжительность загрузки и выгрузки мяса (в подобных каме­рах по опытным данным составляет 2-4 ч);

τ – продолжительность охлаждения мяса, час (10,6 часов).

 

В этом случае продолжительность рабочего цик­ла охлаждения мяса:

 

τ _ц= 10,6 + 2,0 = 12,6 ч.

 

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 398; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!