Тепловой баланс охлаждаемых помещений, системы охлаждения холодильных камер, способы отвода теплоты от потребителя холода

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 11Следующая ⇒

Тепловой баланс охлаждаемого помещения. Тепловой баланс достигается при равенстве теплопритока в охлаждаемое помещение Q_T и теплоотвода Q_o, т.е. при Q_T = Q_o.

При этом в помещении устанавливается определенная температура t_p, называемая равновесной.

Уравнение теплового баланса можно записать так, Вт:

Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅ = Q₀,

где Q₁ — теплоприток через ограждения помещения, возникающий в результате разности температур с обеих сторон ограждения и под воздействием солнечной радиации; Q₂ — теплоприток от грузов при их охлаждении и замораживании; Q₃ — теплоприток с наружным воздухом при вентиляции помещения; Q₄ — теплоприток, обусловленный эксплуатацией помещения; Q₅ — теплоприток от продуктов растительного происхождения, возникающий в результате их дыхания.

Теплопритоки непостоянны во времени. Наибольшую долю в тепловом балансе составляют теплопритоки Q₁ и Q₂. Теплопритоки Q₁ и Q₃ повторяют динамику изменения температуры наружного воздуха, и их максимум приходится на самый жаркий период года. Изменение Q₂ зависит от графика поступления грузов на холодильник. При значительных колебаниях тепловой нагрузки в течение суток иногда приходится строить графики теплопритоков за сутки и также выбирать расчетный период.

Различают расчетные нагрузки на компрессор и на камерное оборудование.

Производительность компрессора следует выбирать равной максимуму суммы теплопритоков в обслуживаемые помещения, хотя максимальная нагрузка каждой из обслуживаемых холодильных камер может быть разной, т.е. может не совпадать со временем максимальной нагрузки других камер.

Теплоприток Q₄, обусловленный эксплуатацией помещений, — это суммарные теплопритоки от электрического освещения, работающих электродвигателей, людей, а также открывания дверей.

Теплоприток от продуктов растительного происхождения Q₅определяют с учетом теплоты дыхания плодов и овощей во время охлаждения и хранения.

По суммарным теплопритокам для каждого отдельного помещения определяют нагрузку на камерное оборудование (Q_об, необходимую площадь поверхности приборов охлаждения (тепловую нагрузку испарителей), систему воздухораспределения в каждой камере.

Системы охлаждения холодильных камер. Системы подразделяют по следующим признакам:

виду охлаждающей среды и способу распределения рабочего вещества по объектам охлаждения — на системы непосредственного охлаждения (безнасосные и насосно-циркуляционные) и системы охлаждения с промежуточным хладоносителем (открытого и закрытого типов);

способу размещения основного оборудования — на системы централизованного или децентрализованного охлаждения.

В зависимости от условий отвода теплоты от охлаждаемых объектов и продуктов эти системы подразделяют на системы с контактным и бесконтактным охлаждением.

В системах непосредственного охлаждения теплота от объектов отводится непосредственно холодильным агентом, протекающим в приборах охлаждения, которые одновременно выполняют роль испарителя холодильной машины и располагаются в охлаждаемых помещениях. При этом агрегатное состояние холодильного агента в таких приборах изменяется (он кипит).

Безнасосные системы охлаждений подразделяют на прямоточные и с отделителем жидкости. В прямоточных системах жидкий холодильный агент подается под действием разности давлений конденсации и кипения. Для обеспечения безопасной и устойчивой работы компрессора необходимо, чтобы в него поступал перегретый пар. Для этого количество холодильного агента, подаваемое в приборы охлаждения, должно соответствовать тепловой нагрузке Q_o.

Прямоточные системы используют лишь на малых холодильных установках, преимущественно на хладоновых.

Насосно-циркуляционные системы применяют преимущественно на крупных холодильных установках. В этих системах жидкий холодильный агент в приборы охлаждения подается под давлением, создаваемым насосом.

В прямоточной системе с нижней подачей жидкого холодильного агента в приборы охлаждения используют вертикальные циркуляционные ресиверы, выполняющие одновременно функции отделителя жидкости.

Применяют также системы с верхней подачей жидкости в приборы охлаждения. Такая система наряду с определенными преимуществами (меньшая вместимость холодильного агента, отсутствие влияния гидростатического столба жидкости на температуру кипения и т.д.) обладает меньшей интенсивностью теплообмена в приборах охлаждения из-за худшей смачиваемости охлаждающей поверхности.

В системах охлаждения с промежуточным хладоносителем теплота от объектов отводится промежуточным жидким хладоносителем, протекающим в приборах охлаждения. Циркуляция хладоносителя осуществляется в приборах охлаждения центробежными насосами, при этом в приборах охлаждения хладоноситель несколько нагревается (на 2 —3°С) без изменения агрегатного состояния, а в испарителе при температуре кипения холодильного агента охлаждается.

Различают закрытые и открытые системы охлаждения хладоносителями. В закрытой системе применяют оборудование закрытого типа (кожухотрубный или кожухозмеевиковый испаритель, трубные приборы охлаждения — батареи). В открытой системе используют испарители открытого типа, что приводит к повышенной коррозии металла. Закрытые системы охлаждения получили более широкое распространение.

В системах охлаждения с промежуточным хладоносителем исключается проникновение холодильного агента в охлаждаемые помещения, так как испаритель и все его трубопроводы находятся в машинном отделении.

Оттаивание снеговой шубы. Приборы охлаждения в камерах работают в условиях, когда температура их поверхности ниже точки росы. Влага, имеющаяся в воздухе охлаждаемого помещения, осаждается на наружной поверхности приборов охлаждения в виде инея, который образует так называемую снеговую шубу, затрудняющую теплопередачу, поэтому снеговую шубу необходимо регулярно удалять.

Для очистки наружной поверхности приборов охлаждения от снеговой шубы применяют механический и тепловой способы. При механическом способе снеговую шубу сметают, сдувают воздухом, удаляют скребками. При тепловом способе снег расплавляют, а воду или подтаявший снег удаляют. Оттаивание осуществляют теплой водой, теплым воздухом, горячим паром холодильного агента (в системах непосредственного охлаждения), с помощью обогрева поверхности изнутри трубы. В последнем случае из оттаиваемой батареи предварительно удаляют жидкий холодильный агент, а затем в нее по специальному трубопроводу после маслоотделителя направляют горячие пары холодильного агента, которые, конденсируясь, нагревают стенки батареи, благодаря чему на ее наружной поверхности слой инея начинает плавиться, после чего его легко удалить.

Способы отвода теплоты от потребителя холода. Отвод теплоты от охлаждаемых (замораживаемых) объектов осуществляют путем их контакта непосредственно с рабочей средой (холодильным агентом, хладоносителем) или со средой через разделяющую их стенку либо через подвижную промежуточную среду. В качестве промежуточной среды чаще всего используют воздух или специальную газовую среду.

При контактном способе отвода теплоты объект погружают в охлаждающую среду или орошают ею. При этом агрегатное состояние жидкого азота и хладонов может изменяться (могут кипеть). Теплообмен происходит конвективным путем и характеризуется высокой интенсивностью, небольшой продолжительностью, незначительной потерей массы продукта. Недостаток — возможное ухудшение качества продуктов при непосредственном контакте с некоторыми средами.

По бесконтактному способу охлаждения работают система батарейного охлаждения, воздушная и смешанная системы охлаждения.

При батарейном охлаждении теплота отводится батареями (пристенными, потолочными) при естественной скорости движения воздуха у батарей. При воздушном охлаждении теплота отводится воздухоохладителем при принудительной циркуляции воздуха.

Различают системы охлаждения с внутрикамерным отводом теплоты и внекамерным отводом внешних теплопритоков. В первом случае приборы охлаждения устанавливают в камере, во втором в ней размещают только внутрикамерные приборы, а приборы для отвода внешних теплопритоков устанавливают вне камеры — в продухе, воздухонепроницаемо отделенном от камеры.

При воздушном охлаждении воздух перемещается вентилятором, скорость его может достигать 10 м/с и более.

При смешанной системе охлаждения камеру оборудуют батареями и воздухоохладителями.

Батарейную систему охлаждения применяют в камерах хранения неупакованных мороженых продуктов, так как при использовании воздушных систем наблюдаются повышенные потери массы.

Однако батарейная система имеет существенные недостатки — большую неравномерность полей влажности и температуры воздуха в помещении, недостаточную интенсивность теплообмена между воздухом и продуктом, воздухом и поверхностью приборов охлаждения и т.д., поэтому ее заменяют воздушной системой.

В воздушных системах различают системы канального и бесканалыюгораспределения воздуха. В первом случае в помещении располагают два или один канал. В настоящее время двухканальную систему используют редко. При одноканальной системе отепленный воздух всасывается через входной патрубок вентилятора. Одноканальную систему применяют для камер охлаждения и замораживания и для камер хранения.

В бесканальной системе при подаче воздуха в помещение через насадки применяют различные сопла, скорость выходящего из них воздуха 10—15 м/с. В результате смешивания с воздухом камеры скорость потока быстро гасится.

В камерах хранения широко применяют компактные подвесные воздухоохладители. Их можно устанавливать также около стен или на антресолях либо подвешивать к потолку.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8910 11 Следующая ⇒