Приборы измерения и контроля параметров охлаждающих сред и продуктов

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 11Следующая ⇒

Основные режимные параметры холодильной обработки и хранения продуктов — температура, относительная влажность воздуха и скорость его движения. Они взаимосвязаны и в совокупности позволяют достаточно точно охарактеризовать состояние охлаждающей среды и продуктов.

Наиболее важным параметром, который необходимо поддерживать в заданных пределах, является температура охлаждающей среды и продуктов.

Средства и методы контроля температурного режима занимают важное место в обеспечении нормального функционирования системы холодильной цепи. Для этого используют как классические термоизмерительные средства (термометры, термографы), так и различные специальные термоиндикаторы и электронные цифровые приборы. Условия функционирования различных звеньев холодильной цепи имеют свои особенности, поэтому необходимо, чтобы термоизмерительные средства соответствовали конкретным условиям и типам используемого холодильного оборудования. Контроль за температурой осуществляют для того, чтобы зарегистрировать отклонения от требуемого режима, а также убедиться в том, что оборудование функционирует нормально.

Приборы контроля за температурой среды и продуктов. Для этих целей используют различные виды термометров.

Жидкостные термометры расширения в зависимости от наполнителя бывают ртутные и спиртовые. Принцип их работы основан на зависимости объема жидкости от температуры.

Ртутные термометры используют для измерения температур до -30 °С, а спиртовые и толуоловые — ниже -30 °С.

Ртутные термометры отличаются высокой точностью, стабильностью в работе, простотой в использовании. Их основной недостаток — токсические свойства ртути.

Спиртовые термометры фиксируют фактическое показание температуры в момент считывания. Их преимущества — достаточно высокая точность, простота применения, безопасность в случае утечки жидкости, а также невысокая стоимость.

Жидкостные термометры имеют большую инерционность, поэтому отсчет показаний начинают через 5—10 мин после установки в твердых и жидких телах и через 30 мин — в газообразных.

Принцип действия циферблатных термометров основан на тепловом расширении газов или металлов с применением термочувствительных элементов. Такие термометры могут быть снабжены указателями минимальной и максимальной температур, а также фиксаторами этих значений с момента считывания предыдущих показаний.

В жидкокристаллических термометрах термочувствительный элемент — жидкий кристалл, цвет которого изменяется в зависимости от температуры внешней среды. Шкала такого термометра может быть откалибрована в нужном диапазоне с интервалом 1 — 2 °С.

Принцип действия цифровых электронных термометров основан на изменении термоэлектрических свойств термочувствительного элемента в зависимости от температуры внешней среды. Результаты измерения отображаются посредством цифровой индикации на дисплее. Их преимущества — высокая точность, мгновенная индикация температуры, простота и удобство использования, особенно для дистанционного контроля температуры. В качестве термочувствительного элемента используют, как правило, металлы и их сплавы (медь, платина).

Электрические термометры состоят из первичного преобразователя температуры в электрическое сопротивление и вторичного, который преобразует изменения электрических параметров в показания на шкале. Такие термометры сопротивления присоединяют к телетермометрам, логометрам или электронным мостам, что позволяет осуществлять групповой контроль температуры. В этих приборах последовательное подключение термометров сопротивления (датчиков) и регистрация температур производятся автоматически. Расстояние от датчиков для дистанционного измерения температуры может быть любым. Такие приборы особенно удобны для контроля температурного режима в различных видах стационарного и транспортного холодильного оборудования, которое можно при этом не открывать.

Термоиндикаторы бывают химическими и биологическими (биосенсорами). Принцип действия химических индикаторов основан на использовании специальных красителей, которые при активации индикатора реагируют на повышение температуры сверх определенного уровня необратимым изменением окраски.

Термографы применяют для непрерывной графической регистрации температуры внутри холодильной камеры. Он представляет собой комбинированное устройство, состоящее из термометра и приспособления для непрерывной графической регистрации температуры. Цикл работы такого прибора, как правило, составляет сутки и неделю. Применяют недельный термограф для контроля температурного режима в камерах хранения охлажденных и замороженных продуктов.

Методы и приборы контроля относительной влажности воздуха. Для измерения относительной влажности воздуха в камере используют психометрический и гигрометрический методы.

Психометрический метод основан на зависимости разности показаний сухого и мокрого термометров психрометра от степени насыщения воздуха водяными парами. У одного из термометров (мокрого) ртутный или спиртовой шарик обернут батистом или марлей, смоченными в воде. Процесс испарения влаги сопровождается затратой энергии, и температура мокрого термометра становится ниже температуры сухого. Причем психометрическая разность температур пропорциональна степени сухости воздуха. По этой разнице с помощью специальных таблиц определяют относительную влажность воздуха.

Прибор используют для измерения относительной влажности воздуха при температуре не ниже -5°С. С понижением температуры воздуха психометрическая разность температур уменьшается и точность замера снижается.

Для измерения влажности воздуха в холодильных камерах при малых и переменных скоростях его движения служит психрометр с побудительной циркуляцией — аспирационный психрометр Ассмана.

Гигрометрический метод определения влажности воздуха позволяет осуществлять ее контроль при температурах от +40 до -60 °С. Различают сорбционные гигрометры, принцип действия которых основан на изменении длины чувствительного элемента под действием на него влаги воздуха, и гигрометры, работающие по принципу определения точки росы. Метод определения влажности с помощью гигрометра достаточно точен и при отрицательных температурах.

Чувствительным элементом сорбционных гигрометров является обезжиренный человеческий волос, который при увеличении относительной влажности воздуха от 0 до 100% удлиняется на 2, 5 %. Вместо волос в качестве чувствительного элемента применяют животные (жилы) и вискозные пленки, капроновые нити. Сорбционные гигрометры показывают относительную влажность воздуха непосредственно на шкале прибора и в отличие от психрометров не нуждаются в подготовке к измерениям.

Для измерения и регулирования влажности непосредственно в камере применяют пленочный регулятор влажности (ПРВ), а для дистанционного измерения — пленочный измеритель влажности (ПИВ).

Комплектные устройства дистанционного измерения, регистрации и регулирования относительной влажности воздуха состоят изэлектронного одно- или многоточечного автоматического моста, являющегося измерительным блоком, и электролитического влагочувствительного элемента (датчика), на котором сопротивление влагочувствительной пленки изменяется в зависимости от влажности контролируемого воздуха.

Для непрерывного графического контроля влажности воздуха служит гигрограф, записывающее устройство которого аналогично устройству термографа. Гигрографы бывают с суточным или недельным заводом.

Принцип действия гигрометров, работающих на основе измерения точки росы, заключается в определении температуры, до которой необходимо охладить (при постоянном давлении) находящийся в воздухе водяной пар, чтобы вызвать его конденсацию. Такие гигрометры называются конденсационными.

Приборы контроля скорости движения воздуха. Скорость движения воздуха при холодильной обработке продуктов измеряют механическими и электрическими анемометрами и кататермометрами. Последние применяют для измерения скорости движения воздуха менее 0, 5 м/с.

Чашечные анемометры предназначены для измерения скорости движения воздуха от 1 до 50 м/с, а крыльчатые — от десятых долей до 3 — 4 м/с.

Для дистанционного контроля скорости движения воздуха используют электрические анемометры. Принцип их действия основан на охлаждении потоком воздуха проводника, подогреваемого электрическим током. Чем выше скорость движения воздуха при постоянной силе тока через проводник, тем интенсивнее отвод теплоты, а следовательно, ниже температура проводника. Температуру проводника измеряют с помощью термопары или определяют косвенным путем по изменению сопротивления.

Переносные полупроводниковые электротермоанемометры, в которых в качестве датчика применяется полупроводниковое термосопротивление, позволяют с высокой точностью определять температуру и малые скорости движения воздуха в течение нескольких секунд.

Конструкции холодильников

Конструкции холодильника подразделяют на несущие и ограждающие.

Ограждающие конструкции защищают здание от воздействия внешней среды (стены и покрытия) или условий соседних помещений (междуэтажные перекрытия в многоэтажных холодильниках, полы, внутренние стены).

Несущие конструкции для многоэтажных и одноэтажных холодильников различны.

В многоэтажных холодильниках несущей конструкцией служит каркас, наружные стены являются самонесущими.

Каркас состоит из сборных железобетонных вертикальных колонн (их сетка 6x6 м), сборных капителей, надколонных и пролетных плит. Каркас воспринимает собственную массу конструкций, массу снега на кровле, ветровую нагрузку, массу хранящихся продуктов, а также механизмов и передает эту нагрузку через фундамент на основание — грунт, на котором расположен холодильник.

Наружные стены несут нагрузку собственной массы, т.е. независимы от каркаса (самонесущие), и крепятся к каркасу. Они выполняются из полнотелого кирпича с применением теплоизоляционного слоя или специальных сборных стеновых панелей.

В одноэтажных холодильниках несущие конструкции монтируют из сборных железобетонных элементов — колонн, балок и плит покрытия. Сетка колонн 6х12 м. Стены самонесущие. Масса хранящихся на холодильнике продуктов и механизмов воспринимается полами, расположенными на грунте, а не несущей конструкцией холодильника. Это позволяет увеличить нагрузку на пол до 4000 кг/м².

В последнее время строят одноэтажные холодильники из облегченных конструкций. В них колонны и балки (фермы) выполнены из стальных профилей. Сетка колонн имеет размер 6х24 (36) м. Элементы наружных стен и покрытия монтируют из облегченных трехслойных панелей, получивших название «сэндвич». В этом случае большие холодильные камеры могут быть без внутренних колонн. Холодильники такого типа бывают двух видов: с внутренним или наружным каркасом. Если каркас наружный, колонны и фермы остаются снаружи здания, их закрывают профилированным стальным настилом, отнесенным от них на расстояние 50 — 60 см для образования сквозного прохода вдоль стен. Панели типа «сэндвич» монтируют к каркасу изнутри.

Наружные ограждающие конструкции. В наружных стенах зданий можно выделить три основных слоя.

Наружный слой — несущий, выполняется из кирпича, оштукатуренного с одной или двух сторон, железобетонных (в многоэтажных холодильниках) или керамзитовых (в одноэтажных холодильниках) панелей. Этот слой воспринимает нагрузку собственной массы всех слоев стены и ветровую нагрузку, защищает тепловую изоляцию от механических повреждений и погодных факторов, а также создает общий вид фасада здания. Кирпичные стены крепят стальными анкерами к каркасу здания в уровнях междуэтажных перекрытий или покрытия здания.

Средний слой — изоляция из теплоизоляционных материалов. Между наружным слоем и тепловой изоляцией осуществляется пароизоляция, защищающая тепловую изоляцию от увлажнения.

Третий слой — внутренний — оштукатурен и предназначен для зашиты теплоизоляции от разрушения при грузовых работах на холодильнике и устранения контакта изоляционных материалов с пищевыми продуктами.

В стенах из облегченных панелей типа «сэндвич» наружный и внутренний слои выполняют из листового металла (гладкого или профилированного) — алюминия либо стали. Средний теплоизоляционный слой — из пенопластов. Пароизоляцию не делают. Ее функции выполняют металлические листы облицовки. Панели крепят к каркасу здания, тщательно герметизируя стыки между ними.

Покрытия холодильников после 1960-х годов сооружают совмещенными бесчердачными. Они состоят из трех конструктивных элементов: несущих конструкций (балок, ферм, плит), теплоизоляции и плоской кровли-гидроизоляции и основания под нее.

Для гидроизоляции наклеивают на горячей битумной мастике на основание 4 - 5 слоев рулонных кровельных материалов — рубероида подкладочного и покровного. Для повышения отражающей способности кровли по отношению к солнечной радиации в целях уменьшения теплопритоков в холодильник, а также защиты гидроизоляции от механических повреждений и влияния погоды поверх кровельного ковра укладывают более светлый материал, например фольгоизол. В России разработан и выпускается теплоотражательный материал ДМПС (дублированный металлизированной пленкой спецматериал), имеющий степень черноты не более 0, 06. Этот материал может наноситься взамен последнего слоя кровельного покрытия, он резко уменьшает поступление тепла от солнечной радиации, что особенно важно для одноэтажных холодильников.

Внутренние ограждающие конструкции. Междуэтажные перекрытия многоэтажных холодильников выполняют трехслойными. Нижний слой составляют железобетонные плиты перекрытия. Теплоизоляцию укладывают на перекрытие сверху. Теплоизоляционную конструкцию защищают от увлажнения пароизоляцией, которая может быть сверху или снизу. Пароизоляцию относительно теплоизоляционного слоя наносят со стороны помещений с более высокой температурой. Верхний слой составляет конструкция пола, включающая бетонную стяжку (подстилающий слой) и покрытие «чистого» пола.

Подстилающий слой придает полу прочность, равномерно Распределяя нагрузку на расположенную ниже теплоизоляцию, и выравнивает основание под покрытие пола. Покрытие пола может быть из асфальтобетона, металлических, бетонных армированных, Мозаичных, шлакоситалловых плит.

При наличии подвала перекрытие между первым этажом и подвалом выполняют как междуэтажное.

Конструкция полов первого этажа в зданиях без подвалов может быть различной в зависимости от того, какое устройство применено для защиты от промерзания грунта под холодильником. При замерзании грунта его объем увеличивается, в результате создается вертикальная выталкивающая сила, воздействующая на здание. Это приводит к деформации полов и конструкций здания и даже к его разрушению. Наличие подвального этажа, в котором температура воздуха 0°С, предотвращает промерзание грунта под холодильником.

При отсутствии подвала грунт в основании защищают от промерзания путем подвода теплоты к основанию здания одним из трех способов: теплым воздухом, нагретой жидкостью или электрообогревом. Воздушная система обогрева грунта обеспечивается за счет ветрового напора подполья, т.е. отрыва полов холодильника от грунта на высоту 1 — 1, 8 м, илиустройством под полом воздушных каналов (шанцев), по которым летом вентилятором прогоняется теплый наружный воздух, а зимой — подогретый.

При жидкостном обогреве в железобетонную плиту основания, расположенную под полом, закладывают систему трубопроводов, по которой с помощью насоса циркулирует жидкость (этиленгликоль, смазочное масло), подогреваемая в теплообменниках паром, электроэнергией и т.д. Электрический обогрев осуществляется электронагревателями, к которым электрический ток подводится через трансформаторы, понижающие напряжение до 36 В.

Стальные стержни (арматурную проволоку) укладывают в бетонные плиты основания. Особое внимание уделяют гидроизоляции конструкции пола, которую выполняют в виде двух слоев гидроизола на горячей битумной мастике.

В зоне расположения устройств для обогрева грунта необходимо поддерживать температуру 2°С.

Межкамерные перегородки сооружают из блоков строительных материалов с хорошими теплоизоляционными свойствами (пенобетон, пеностекло) или двухслойными — кирпичная стенка (бетонные панели) и эффективная изоляция с зашитой от увлажнения пароизоляцией и оштукатуриванием внешних поверхностей.

В холодильниках устанавливают специальные изолированные двери. По контуру примыкания дверей к дверной коробке закладывают герметизирующие прокладки из упругих материалов (губчатая резина). Двери оснащают замками натяжного типа.

Прислонные двери (распашные) ручные, откатные — механические. Каркас дверей выполняют из дерева, теплоизоляция имеет толщину до 150 мм. С двух сторон двери обивают оцинкованным стальным листом. Для предотвращения примерзания дверей к дверной коробке устанавливают электрообогрев. Для уменьшения притока теплого воздуха в охлаждаемые помещения при открывании дверей их оснащают воздушными завесами или брезентовыми шторами.

Теплоизоляционные материалы. Коэффициент теплопроводности основных конструкций 0, 03 — 0, 05 Вт/(м • К), а объемная масса 30 — 250 кг/м³. Материалы должны иметь микропористую структуру с объемом пор 90 — 98 %, обладать свойством гидрофобности (плохо увлажняться при соприкосновении с водой), достаточной прочностью на изгиб (не менее 150 кПа) и сжатие (до 40 кПа), морозостойкостью, не поражаться грызунами и микроорганизмами, не иметь запаха и не выделять вредных летучих компонентов. Они должны быть трудносгораемыми или самозатухающими (не гореть при удалении огня).

Ранее применялись минераловатные плиты на битумном связующем (минеральная пробка), блоки и плиты пенобетона и пеностекла, а также органические материалы синтетического происхождения — пенопласты и пороплатасты, пенополистирол ПС-1, ПС-4, ПСБ и ПСБ-С, пенополиуретан ППУ-3Н, ППУ-3С, фенольно-резольный пенопласт ФРП-1 и ФРП-2, пенополивинилхлорид ПВХ-1 и др. Перспективен пенополиуретан. Его объемная масса 20 — 80 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0, 025 — 0, 04 Вт / (м · К), предел прочности при изгибе 70—190 кПа.

Пенополиуретан позволяет создавать изоляционные конструкции из готовых плит и выполнять эти конструкции на месте производства работ путем заливки жидких компонентов материала в изолируемую полость, например между наружным и внутренним ограждениями стен.

Его применяют для производства облегченных панелей типа «сэндвич».

Из пароизоляционных наиболее распространены материалы, изготавливаемые на основе нефтяного битума: мастики и эмульсии различного состава, а также рулонные (рубероид, изол, фольгоизол).

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 789 10 11 Следующая ⇒