Выбор и расчет флюидизационного морозильного аппарата

пояснит.записка.docx

Холодильные установки представляют собой комплекс включающий холодильные машины аппараты и сооружения предназначенный для получения транспортирования и использования искусственного холода в технологических процессах в пищевой химической металлургической горной нефтяной газовой и медицинской промышленности. В этом смысле холодильная установка в дополнение к четырем основным элементам составляющим холодильную машину включает еще аппараты приборы трубопроводы и даже сооружения необходимые как для совершения технологических процессов при низких температурах так и для рациональной эксплуатации холодильного оборудования в течение длительного времени
Осуществление различных технологических процессов при температурах ниже температуры окружающей среды связано с производством искусственного холода. Этих технологий становится все больше и они находят все большее применение во многих отраслях народного хозяйства.
Холодильная технология пищевых продуктов охватывает сельское хозяйство; перерабатывающую — мясную и молочную промышленность; торговлю; транспорт (автомобильный железнодорожный и водный); рыбодобывающую и рыбоперерабатывающую с рыбопромысловыми и перерабатывающими базами и судами.
С целью обеспечения длительного сохранения высокого качества скоропортящихся продуктов холодильные установки должны поддерживать нужный технологии температурный режим.
Перерабатывающая промышленность и торговля являются крупными потребителями холода. С помощью холодильной технологии в этих отраслях обрабатывают не менее 50 млн т различных продуктов животного и растительного происхождения. Потребность в холоде непрерывно возрастает.
Холодильная цепь пищевой технологии использует различные холодильные установки: одно- и двухступенчатого сжатия. Для осуществления технологии обработки холодом используют как холодильники так и различные морозильные аппараты.
В технологических процессах в нефтяной газовой и химической промышленности применяют искусственный холод в диапазоне умеренных температур (примерно до —100 °С).
В строительной технологии применяют искусственный и естественный холод для замораживания грунтов при строительстве подземных сооружений (шахт туннелей хранилищ сжиженного газа) для создания противофильтрационных завес в плотинах мерзлого типа и других гидротехнических сооружениях а также для укрепления грунтов у основания зданий нефте- и газопроводов для охлаждения массивных бетонных сооружений (массивных плотин и т. п.).
Анализ современных объектов холодильных технологий
1. Назначение и способы технологии охлаждения
Технология охлаждения продуктов питания преследует одну общую цель – понижение их температуры до такой при которой задерживаются биохимические процессы и развитие микроорганизмов. Установлено что для большинства продуктов наиболее опасным с точки зрения интенсивности обсеменения микроорганизмами является интервал температур +60 +10°С. Причем процесс охлаждения до нужной температуры хранения которая обычно близка к криоскопической должен происходить как можно быстрее. От этого во многом будут зависеть качество и сроки хранения. Поэтому продукты должны охлаждаться практически сразу после их получения (сбор урожая забой скота и т.д.). Технология охлаждение как правило используется для краткосрочного хранения продуктов.
Процесс холодильного хранения по технологии охлаждения обычно состоит из 2 этапов. На этапе холодильной обработки продукт охлаждается от начальной температуры до температуры хранения. В этот период в продукте возникает большая разность температур и давлений пара так как он интенсивно отдает теплоту и влагу. Вследствие этого температура и влажность в холодильной камере поднимаются до максимально высоких давлений. Поэтому очень важно чтобы производительность холодильного оборудования была достаточной для предотвращения избыточного повышения температуры. Этап холодильного хранения представляет собой непосредственный период хранения продуктов при заданных режимах. Хранение продуктов методом охлаждения позволяет сохранять доброкачественное состояние мяса птицы и рыбы в течение 1 2 недель яйца – несколько месяцев а отдельных видов плодов и овощей – до нового урожая.
Все способы охлаждения по физическому принципу отвода тепла делятся на три основных способа:
)за счет теплопроводности конвекции и радиации;
)вследствие фазового превращения;
)комбинированный способ.
Способы охлаждения за счет конвекции и радиации являются наиболее простыми и дешевыми. При их применении продукты охлаждаются за счет теплообмена с холодной воздушной или жидкой конвективной средой. Наиболее распространенным является способ охлаждения в воздушной конвективной среде. Основными его недостатками является низкая скорость охлаждения на первом этапе и значительная усушка продукта вследствие медленного охлаждения. Для снижения потерь влаги при этом способе часто применяют непроницаемые искусственные или естественные оболочки.
Более эффективным является способ охлаждения в жидкой конвективной среде в качестве которой обычно используют холодную или ледяную воду. Однако охлаждение в жидкой среде неупакованных продуктов часто сопровождается экстрагированием питательных веществ из продукта в жидкость и наоборот поглощением продуктом некоторого количества охлаждающей среды. Охлаждение во влагонепроницаемой оболочке как и охлаждение на воздухе связано с дополнительными затратами. Наиболее часто охлаждению в жидкой среде подвергаются птица рыба и некоторые овощи.
Охлаждение за счет фазовых превращений основано на том что переход вещества из агрегатного состояния с более низким энергетическим уровнем в агрегатное состояние с более высоким энергетическим уровнем сопровождается значительным поглощением теплоты. Частным случаем таких фазовых превращений является процесс испарения влаги. Причем интенсивность теплоотвода имеет прямую связь с интенсивностью процесса испарения а интенсивность испарения в свою очередь повышается с уменьшением давления окружающей среды.
Поэтому охлаждение за счет фазовых превращений проводят путем помещения продуктов в вакуумную камеру вследствие чего происходит испарение части воды из продуктов с отводом теплоты. Эффективность таких способов повышается при сочетании с предварительной промывкой и частичным охлаждением продуктов в воде. Такие способы применяются для охлаждения овощей плодов и рыбы. Их главное достоинство – высокая скорость понижения температуры продукта а основные недостатки – сложность оборудования и ограниченность размеров вакуумных камер.
Для понижения температуры продукта от начальной до температуры хранения на первом этапе холодильного хранения наибольшее распространение получили способы охлаждения относящиеся к третьему виду и основанные на сочетании конвекции и фазового превращения. Охлаждающей средой как правило является воздух который принудительно перемещается с определенной скоростью. Это создает конвективный теплообмен и способствует испарению воды из продуктов что приводит к охлаждению за счет фазовых превращений.
2. Назначение и классификация способов замораживания
Замораживанием называется такая технология холодильной обработки при которой среднеобъемная температура продукта на 10 30 °С ниже его криоскопической температуры. При замораживании вся или почти вся влага находящаяся в продукте переходит в лед. Низкие температуры при замораживании в значительно большей степени способствуют торможению биохимических процессов в продуктах чем при охлаждении или подмораживании. Кроме того превращение воды в лед препятствует питанию многих микроорганизмов и приводит к их гибели или переходу в анабиозное состояние. Полное замерзание влаги является желательным но практически не достижимым условием замораживания. Это связано с тем что основной объем жидкости находящейся в продуктах относится к так называемой связанной воде в которой растворены различные минеральные и органические вещества. Установлено что в зависимости от концентрации этих веществ от 5 до 13% воды не замерзает даже при температуре ниже –100°С. Поэтому замороженным считается такой продукт у которого количество вымороженной воды составляет не менее 70%.
Замораживание обычно применяют для длительного хранения продуктов в течение года и более. Одним из важных достоинств этого способа холодильного хранения является то что он позволяет практически полностью сохранить внешний вид вкусовые качества и питательные вещества заложенных на хранение продуктов.
Способы замораживания по принципу теплоотвода классифицируются так же как и способы охлаждения.
При замораживании конвективным способом в воздухе продукты обычно упаковывают в непроницаемые оболочки или металлические формы.
Замораживание за счет фазовых превращений используется редко. В основном тогда когда удаление влаги способствует проведению последующих процессов например сублимационной сушки. Основанная на способности льда при определенных условиях испаряться минуя жидкую фазу сублимационная сушка практически исключает усадку и усушку продукта что в значительной степени имеет место при тепловой сушке.
Как и при охлаждении для понижения начальной температуры продукта до конечной температуры хранения наибольшее распространение при замораживании получили комбинированные способы теплообмена.
В зависимости от принципа отвода тепла от продукта различают следующие основные способы замораживания:
) Односторонний контактный способ замораживания на металлической олаждаемой пластине (Рис 1.1). Основной недостаток – плохое использование поверхности продукта и неравномерность границ раздела между замороженными слоями.
Рисунок 1.1 – Односторонний контактный способ замораживания на металлической
охлаждаемой пластине
) Двухсторонний контактный способ замораживания при котором используется 60 70% поверхности (Рис. 1.2). Способ обеспечивает более равномерное замораживание.
Рисунок 1.2 – Двухсторонний контактный способ замораживания
) Замораживание с помощью жидкого хладоносителя подаваемого через форсунки или другие распределяющие устройства (Рис 1.3). Лучший эффект достигается при 2-стороннем омывании или при погружении продукта в перемешивающийся жидкий хладоноситель.
Рисунок 1.3 – Замораживание с помощью жидкого хладоносителя
) Замораживание в кипящем слое за счет подачи холодного хладоносителя (воздух фреон азот) снизу вверх с большой скоростью и под большим давлением обеспечивает наилучшее качество и производительность (Рис. 1.4). Главный недостаток – высокая себестоимость.
Рисунок 1.4 – Замораживание в кипящем слое
3. Влияние режимов замораживания на качество хранения продуктов
Как и при технологии охлаждения процесс понижения температуры от начальной до конечной при замораживании может происходить быстро и медленно. Однако в отличии от технологии охлаждения скорость замораживания влияет не только на интенсивность протекания биохимических и микробиологических процессов но и на характер замерзания влаги в продуктах. Основная разница между быстрым и медленным замораживанием заключается в размере количестве и расположении кристаллов льда образуемых в продукте при замерзании клеточной жидкости. При медленном замораживании образуются большие кристаллы которые могут серьезно повредить ткань разрывая клетки. Кроме того при недостаточной скорости охлаждения вследствие возникающего при образовании кристаллов осмотического давления жидкость из клеток переходит в межклеточное пространство что приводит к изменению морфологической структуры тканей. В результате при размораживании теряется избыточное количество соков продукта и существенно ухудшаются его питательные свойства и вкусовые качества.
При быстром замораживании в клетках образуются мелкие кристаллы льда и вероятность повреждения ткани значительно снижается.
Образование кристаллов льда в продукте обычно происходит в интервале температур –1 –4°С хотя часть концентрированной жидкости может не замерзать при температуре ниже –45°С. Диапазон температур –1 –4°С часто называют зоной максимального кристаллообразования. Именно в этом интервале температур желательно обеспечить максимальную скорость отбора теплоты от продуктов.
Наибольшую опасность образование больших кристаллов льда представляет для фруктов и овощей. Ткань продуктов животного происхождения более грубая и эластичная. Однако и для них более предпочтительным является быстрое замораживание так как в противном случае повышается угроза бактериальной порчи и ухудшается внешний вид.
Для замороженных продуктов нежелательны большие перепады температур в ту или другую сторону так как это приводит к увеличению кристаллов льда и повреждению клеток. При этом необходимо помнить что низкие температуры могут явиться причиной денатурации белков и изменения структурно-механических свойств продуктов. Поэтому для кратковременного хранения достаточна температура –18°С а длительное хранение обычно производят при среднеобъемной температуре продукта –21 –25°С.
При длительном хранении даже упакованных продуктов должна поддерживаться достаточно большая влажность (85 90%) так как многие упаковочные материалы не обеспечивают полной защиты от усушки. При этом крайне важным является правильное складирование продукта при котором обеспечивается достаточная циркуляция воздуха.
4. Современные конструкции холодильного оборудования
4.1. Морозильный аппарат с ленточными конвейерами
Конвейерные морозильные аппараты предназначены для замораживания продукта находящегося непосредственно на конвейерной ленте или металлических формах закрепленных на ленте.
Морозильный аппарат с ленточными горизонтальными конвейерами показан на рисунке 1.5. Продукт через загрузочное окно подается на верхний сетчатый конвейер проходит зону интенсивного охлаждения и достигнув конца аппарата по желобу переводится на средний конвейер. Далее продукт поступает на нижний конвейер и замороженный выводится через разгрузочное окно. Каждый из конвейеров имеет индивидуальный привод поэтому скорость движения продукта может изменяться в широком диапазоне обеспечивая замораживание продуктов различной толщины.
– теплоизоляционные панели; 2 – воздухоохладитель продольного циркуляционного контура I; 3 – воздухоохладитель поперечного циркуляционного контура 4 – верхний
конвейер; 5 – нижний конвейер; 6 – средний конвейер
Рисунок 1.5 – Морозильный аппарат с ленточными горизонтальными конвейерами
Воздухоохладители расположенные вдоль конвейеров в верхней части аппарата обеспечивают поперечное движение воздуха. Причем более холодный воздух отправляется на нижний конвейер где находится продукт с наиболее низкой температурой и затем проходя через остальные засасывается вентилятором.
В аппарате предусмотрены два циркуляционных воздушных контура: продольный – в зоне загрузки продукта и поперечный – в остальном объеме аппарата. Первый контур обеспечивает быстрое охлаждение продукта что особенно необходимо при поступлении продукта с высокой температурой например обжаренного. Кроме того он препятствует проникновению теплого воздуха через загрузочное окно.
4.2. Морозильный аппарат с горизонтальными плитами
Плиточные аппараты предназначены для замораживания продуктов между двумя металлическими плитами внутри которых циркулирует охлаждающая среда. Плиточные аппараты применяют для замораживания твердых и жидких продуктов в виде блоков например рыбы рыбного филе морепродуктов кускового мяса и т.п.
Морозильные аппараты с горизонтальными плитами имеют несущий каркас из оцинкованной стали к которому крепится теплоизоляционное ограждение из панелей типа сэндвич с дверными створками (Рис 1.6). Внутри располагаются плиты из алюминиевого сплава ограниченно перемещающиеся по вертикали с помощью гидравлического привода которые соединены шлангами с системой охлаждения. Плиты охлаждаются циркулирующей средой (хладагентом или хладоносителем).
– теплоизоляционные панели; 2 – гидравлический привод; 3 – дверные створки;
Рисунок 1.6 – Морозильный аппарат с горизонтальными плитами
Продукт помещают в металлические (из алюминиевого сплава некорродирующей стали) формы (блок-формы) или картонные коробки приблизительно одинаковой высоты конвейером подают к аппарату и через открытую дверь загружают аппарат помещая формы между плитами. Плиты загруженного аппарата сближаются на минимальное расстояние которое несколько менье начальной высоты загруженных форм чтобы создать приемлемый контакт между продуктом и плитами. Дверные створки аппарата закрывают и включают систему охлаждения. После окончания процесса замораживания выключают систему охлаждения раздвигают плиты и удаляют продукт.
Продолжительность замораживания блока рыбного филе высотой 25 мм упакованного в полимерную пленку при температуре кипения хладагента –40°С составляет примерно 50 мин. Аппарат приблизительно раз в неделю останавливают для удаления инея с поверхности плит.
В аппаратах с горизонтальными плитами труднее чем в других плиточных механизировать операции загрузки и выгрузки продукта. Поэтому они как правило периодического действия. Но комплекс из нескольких аппаратов позволяет обеспечить поточную работу в автоматическом режиме.
Описание устройства и принципа действия флюидизационного
морозильного аппарата с многоярусными решетками
Если необходима быстрая индивидуальная заморозка определённых продуктов с нежной консистенцией (порционные овощи ягоды морепродукты и т.д.) используют специальные установки – флюидизационные морозильные аппараты. Принцип действия флюидизационного аппарата заключается в непрерывной подаче холодного воздуха через нетолстый слой продукции. Такой способ исключает риск смерзания поскольку каждая часть пищевого продукта находится в подвешенном состоянии. Флюидизационные морозильники компактны в процессе охлаждения получается качественная готовая замороженная продукция.
Флюидизационный аппарат с многоярусными решетками (рис. 2.1) включает изолированный контур состоящий из двух отсеков устройство предварительного охлаждения и жалюзийные шторки предназначенные для изменения количества воздуха и направления его движения центробежные вентиляторы и воздухоохладитель.
– туннельный отсек; 2 – изолированный контур; 3 – нижняя неподвижная решетка;
– средняя неподвижная решетка; 5 – верхняя неподвижная решетка; 6 – воздухоохладитель;
– центробежный вентилятор с электродвигателем; 8 – диффузор; 9 – воздухораспределительный канал; 10 – двухскоростной электродвигатель центробежного вентилятора;
– воздухоохладитель; 13 – устройство предварительного охлаждения и подсушки продукта;
– транспортер подачи продукта в аппарат
Рисунок 2.1 – Флюидизационный аппарат с многоярусными решетками
В первом отсеке изолированного контура замораживаются мелкоштучные продукты а во втором – крупнокусковые.
Продукт подлежащий замораживанию попадает в устройство предварительного охлаждения и подсушки. Это устройство оборудовано вибрационной решеткой и индивидуальным центробежным вентилятором интенсивно обдувающим вибрационную решетку. Устройство предварительного охлаждения исключает намораживание и нагромождение теплого и влажного продукта в начальной части аппарата.
Если в аппарате замораживаются продукты небольших размеров (горошек малина резаная стручковая фасоль и др.) продолжительность замораживания которых мала то используют только одну верхнюю решетку. При этом замороженный продукт выгружается через верхнее выпускное окно.
Крупнокусковые продукты время замораживания которых относительно велико замораживаются на трех решетках последовательно ссыпаясь с решетки на решетку. В этом случае замороженный продукт удаляется через нижнее выпускное окно.
Регулирование направления движения потока продукта производится с помощью шиберов. Скорость движения потока продукта зависит от скорости и направления движения воздуха у решетки. Под каждой решеткой расположены жалюзийные шторки предназначенные для регулирования движения воздуха.
Двухскоростные электродвигатели центробежных вентиляторов воздухоохладителей позволяют регулировать производительность вентилятора и скорость движения воздушного потока. Для точной регулировки скорости движения воздушного потока в аппарате имеются задвижки с дистанционным управлением. Воздух нагнетаемый вентиляторами проходит через диффузоры в воздухораспределительный канал и далее направляется к решеткам с продуктом где он нагревается. Теплый воздух охлаждается в воздухоохладителе.
Воздухоохладитель состоит из восьми секций расположенных в изолированном контуре. Секции оттаиваются водопроводной водой последовательно и независимо друг от друга. При оттаивании секции она автоматически изолируется от грузового отсека аппарата передвижными закрывающимися шторками.
Достоинства аппарата – высокая универсальность позволяющая замораживать в аппарате мелкоштучные и крупнокусковые продукты непрерывность работы компактность.
Флюидизационный аппарат для замораживания вишни имеет производительность . Температура воздуха навходе вгрузовой отсек аппарата начальная температура продукта аконечная – .
Принципиальная схема флюидизационного морозильного аппарата представлена на рис.3.1.
При расчете флюидизационного морозильного аппарата требуется определить оптимальную скорость движения воздуха вгрузовом отсеке аппарата коэффициент теплоотдачи отплощади поверхности продукта теплоприток отпродукта приего замораживании площадь поверхности решетки и ее размеры объем и массу циркулирующего воздуха продолжительность замораживания продукта ваппарате вместимость и габаритные размеры морозильного аппарата тепловую нагрузку навоздухоохладитель площадь поверхности воздухоохладителя и его конструктивные размеры аэродинамическое сопротивление движению воздуха вциркуляционном кольце мощность электродвигателей вентиляторов. Кроме того необходимо определить производительность этого аппарата вслучае замораживания внем сливы и скорость движения конвейера.
Оптимальную скорость движения воздуха вгрузовом отсеке флюидизационного аппарата определяют поформуле
где–масса единичного продуктаг (длявишни ).
Для устойчивой работы флюидизационного морозильного аппарата должно быть выполнено условие где – начальная скорость флюидизации мс – скорость при которой возможен унос продукта из аппаратамс.
–оребренные секции воздухоохладителя; 2–изолированный контур аппарата;
–сетчатый конвейер; 4–замораживаемый продукт; 5–всасывающий воздуховод;
–центробежный вентилятор; 7–нагнетательный воздуховод.
Рисунок 3.1 –Принципиальная схема флюидизационного морозильного аппарата
Значения этих скоростей определяют взависимости от числа Архимеда поформулам
где – кинематическая вязкость воздуха мс (при ); – диаметр сферической части продукта м (для вишни массой .
Число Архимеда определяют поформуле
здесь – ускорение свободного падения мс2; – плотность соответственно продукта (для вишни ) и воздуха (при ) .
Оптимальная скорость движения воздуха вгрузовом отсеке аппарата найденная по зависимости (3.1) гарантирует устойчивую работу флюидизационного морозильного аппарата.
Коэффициент теплоотдачи отплощади поверхности продукта к воздуху определяют из соотношения вида или
Теплоприток от продукта при его замораживании можно найти из зависимости вида
где – удельная теплоемкость продукта соответственно охлажденного (для вишни ) и замороженного (для вишни ) ; – температура начала замерзания соков впродукте (для вишни ); – относительное содержание воды впродукте доли единицы (для вишни ; – относительное количество вымороженной воды доли единицы (для вишни .
Площадь поверхности решетки определяется по формуле
где – удельная теплоемкость воздуха; – температура нагрева воздуха в флюидизированном слое (вгрузовом отсеке аппарата); ориентировочно составляет (принимаем ).
Проектируем флюидизационный аппарат универсальным т.е.для замораживания продуктов как в«кипящем» (флюидизированном) так и вплотном слоях. Сэтой целью поддерживающая решетка выполняется ввиде непрерывной конвейерной ленты изготовленной из плетеной сетки сячейками размером 3×3мм выполненной из нержавеющей стали.
Ширину конвейерной ленты принимаем 08м тогда длина ленты
Высоту неподвижного слоя продукта нарешетке ориентировочно принимаем .
Тогда масса продукта нарешетке
где – насыпная плотность продукта (для вишни ).
Объем циркулирующего воздуха
Масса циркулирующего воздуха
При расчете флюидизационного морозильного аппарата должно быть выполнено равенство
где – теплоприток соответственно отплощади поверхности находящегося нарешетке продукта и отзамораживаемого воздухом продукта Вт.
Теплоприток отплощади поверхности находящегося нарешетке продукта
где – площадь поверхности сферических частиц продукта находящихся нарешетке
Теплоприток отзамораживаемого воздухом продукта
Продукт непрерывно вводится ваппарат с температурой и непрерывно выводится из него стемпературой . Интенсивное перемешивание частиц продукта взамораживаемом слое приводит квыравниванию температур отдельных частиц. Сдостаточной для инженерных расчетов точностью можно принять что температура продукта постоянна повсему объему и равна температуре выходящего из аппарата продукта.
Средняя логарифмическая разность между температурами продукта ивоздуха
Следовательно равенство (3.12) несоблюдается и необходимо увеличить . можно увеличить привозрастании довеличины .
Значение находим из зависимости
Тогда действительная масса находящегося нарешетке продукта
Действительная высота насыпного слоя нарешетке
Действительная температура воздуха навыходе изгрузового отсека аппарата определяется по формуле
что близко кпринятой ранее температуре .
Прочность флюидизированного слоя продукта находят из зависимости
Высота флюидизированного слоя продукта
где – порозность насыпного слоя (для вишни .
Продолжительность замораживания продуктов сферической формы ваппарате определяют поформуле
Находим численные значения
Всвязи стем что масса находящегося нарешетке продукта [см.условия уравнения (3.12)] составляет тоона очевидно и будет определять вместимость флюидизационного аппарата.
где – диаметр барабана транспортера; – зазор между барабаном и торцевыми стенками туннеля (состороны загрузки и разгрузки); – толщина стенки аппарата сизоляцией.
где – ширина соответственно ленты транспортера и центробежного вентилятора м (ориентировочно принимаем ).
где – ориентировочная высота секции воздухоохладителя; – зазоры по высоте аппарата.
Тепловую нагрузку навоздухоохладитель определяют сучетом дополнительных теплопритоков возникающих призагрузке и выгрузке продуктов.
Теплоприток через ограждения аппарата составляет .
Тепловой эквивалент работы вентиляторов воздухоохладителей ориентировочно принимают вразмере 30% от.
Теплоприток отпоступающего ваппарат через окна загрузки и выгрузки воздуха принимают вразмере 40% от:
Площадь поверхности воздухоохладителя находят изформулы
принимая что коэффициент теплоотдачи воздухоохладителя равен .
Разность между температурами воздуха и холодильного агента из-за сравнительно небольшого изменения температуры воздуха вгрузовом отсеке аппарата () можно принять как среднюю арифметическую и она составит при температуре кипения холодильного агента
Для непрерывной работы морозильного аппарата воздухоохладитель изготовляют из шести самостоятельных секций изолированных друг отдруга специальными перегородками. Так как одна из них периодически отключается для оттаивания вморозильном аппарате непрерывно работают только пять секций. Поэтому расчетная теплопередающая площадь поверхности каждой секции
Полагаем что воздухоохладитель будет изготовлен из труб размером 38×25мм оребренных лентой толщиной 08мм и высотой ребра 30мм сшагом оребрения 20мм. Площадь поверхности охлаждения одного погонного метра такой трубы составляет . Тогда длина труб одной секции воздухоохладителя
Секции воздухоохладителя расположены под решеткой. каждая секция размещается на длины решетки. Тогда длина секции .
Количество труб которые можно разместить на этой длине при расстоянии между ними
Ширину секции воздухоохладителя принимаем равной ширине поддерживающей решетки.
Тогда длина труб водном горизонтальном ряду
Число горизонтальных рядов труб всекции воздухоохладителя
Высота секции воздухоохладителя
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха вциркуляционном кольце можно найти из уравнения
где – аэродинамическое сопротивление соответственно флюидизированного слоя продукта поддерживающей решетки оребренной секции воздухоохладителя поворотов воздуха при входе ввентилятор диффузора Па; – коэффициент учитывающий сопротивление трения вканале.
Аэродинамическое сопротивление флюидизированного слоя продукта
Аэродинамическое сопротивление поддерживающей решетки сячейками размером 3×3мм и живым сечением для прохода воздуха определяется по формуле
Аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя
Аэродинамическое сопротивление поворотов
Аэродинамическое сопротивление воздуха при входе ввентилятор рассчитывают следующим образом.
Количество циркулирующего через одну секцию воздуха
Для подачи такого количества воздуха выбираем центробежный вентилятор типа ЦЧ-70№63. Диаметр всасывающего окна . Скорость движения воздуха вовходном окне вентилятора .
Аэродинамическое сопротивление диффузора
где – коэффициент местного сопротивления диффузора величина которого для диффузора суглом раскрытия 90° составляет 015; – скорость движения воздуха ввыходном окне вентилятора ЦЧ-70№63 (всуженном сечении диффузора) при расходе воздуха .
Находим численное значение
Напор вентилятора приведенный к воздуху температурой и плотностью составит
По характеристике вентилятора ЦЧ-70 №63 при подаче воздуха вколичестве 328 и напоре коэффициент полезного действия вентилятора =07.
Мощность электродвигателей вентиляторов равна
В предварительном расчете тепловой эквивалент работы электродвигателей вентиляторов ориентировочно был принят 20500Вт. Действительный тепловой эквивалент выше предварительно принятого. Так как эта ошибка не превышает 10% то перерасчет производить не нужно.
Производительность аппарата в случае замораживания в нем сливы можно найти по формуле
где вместимость аппарата при замораживании в нем сливы кг; продолжительность замораживания сливы с.
Вместимость аппарата при замораживании в нем сливы
здесь высота насыпного слоя сливы на поддерживающей решетке м (); насыпная плотность продукта (для сливы ).
Продолжительность замораживания сливы определяют по формуле (3.23).
Удельное количество теплоты отводимой от1кг продукта призамораживании для сливы составит
Коэффициент теплоотдачи от площади поверхности продукта к воздуху находят из зависимости (3.5) принимая что эквивалентный диаметр сливы равен 0031 м.
Полагаем что скорость движения воздуха в грузовом отсеке аппарата призамораживании в нем сливы не изменяется ().
Продолжительность замораживания сливы
Производительность аппарата при замораживании в нем сливы
Скорость движения конвейера определяется поформуле
Ремонт монтаж и эксплуатация холодильной техники
Производство и ремонт холодильных агрегатов компрессионного типа отличаются значительной технологической сложностью по сравнению с ремонтом других электробытовых изделий. Сложность производства и ремонта таких агрегатов объясняется необходимостью тщательного обезвоживания всех материалов деталей и изделий входящих в герметичную систему агрегата обеспечения надежной герметизации удаления воздуха из агрегата и пр. При этом следует учитывать что эффективно выполнить некоторые технологические операции в условиях ремонта намного сложнее чем в условиях производства (например осушка агрегата).
Разбирать и собирать герметичные агрегаты можно только при помощи сварки и паяния. Поэтому все предшествующие операции должны быть исполнены высококачественно чтобы не било надобности в распайке и разрезке агрегата для его исправления.
В холодильных агрегатах по сравнению с другими электробытовыми изделиями намного сложнее определять неисправности. Объясняется это отсутствием у них внешне видимых движущихся частей неисправность которых могла бы быть легко обнаружена а также тем что нарушение работоспособности холодильного агрегата связано с отклонениями в происходящих в нем термодинамических процессах.
К основным условиям определяющим качественное изготовление и ремонт компрессионных герметичных агрегатов следует отнести следующие:
) обеспечение тщательной чистоты и антикоррозионной защиты всех деталей входящих в агрегат;
) обеспечение прочности соединений;
) надежную герметизацию агрегата;
) тщательную осушку всех узлов и деталей входящих в агрегат;
) полное удаление воздуха из агрегата;
) тщательную электроизоляцию токопроводящих частей;
) большую точность изготовления и высокую чистоту обработки трущихся поверхностей деталей компрессора а также обеспечение оптимальных зазоров и натягов при сборке компрессора.
Причины поломок и способы их устранения представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Причины поломок и способы их устранения
Электродвигатель не запускается
Обрыв электрической цепи
Проверить цепь в соответствии с электросхемой и устранить обрыв
Неисправен датчик реле-температуры
Заменить датчик реле-температуры
Неисправно пускозащитное реле
Включить морозильник с заведомо исправным пускозащитное реле. В случае запуска заменить пускозащитное реле
Неисправен электродвигатель
Проверить сопротивление рабочей и пусковой обмоток. Заниженное сопротивление означает межвитковое замыкание. Заменить компрессор
Заклинивание трущихся пар компрессора
Резко повышается сила тока не отключается пусковая обмотка
Электродвигатель работает но охлаждение в шкафу недостаточное
Частичная утечка хладона в системе холодильного агрегата
Не обмерзают выходные трубки испарителя конденсатор нагревается слабо потребляемая мощность электродвигателя понижена морозильник работает не отключаясь. Установить причину и место утечки хладона. Устранить утечку
Подсоединить заведомо исправный датчик реле-температуры и включить агрегат. Не обеспечение требуемого температурного режима указывает на наличие неисправности в снятом датчике реле-температуры. Заменить датчик реле-температуры
Частичное засорение капилляра
Проверить на ощупь температуру фильтра-осушителя и начальных витков капиллярной трубки при включенном морозильнике. При наличии частичного засорения температура начальных витков значительно ниже чем фильтра-осушителя. Укоротить капиллярную трубку на 8 – 10 мм в месте входа в фильтр-осушитель и продуть сухим воздухом или хладоном
Частично оттаивает испаритель на нижней секции. Не обмерзают выходные трубки испарителя конденсатор нагревается слабо потребная мощность электродвигателя понижена морозильник работает не отключаясь
Наличие масла в испарителе
При отсутствии хладона промыть испаритель бензином и продуть сухим воздухом или азотом
Отсутствие требуемого уплотнения дверного проема
Отрегулировать плотность прилегания двери
Повышенный расход электроэнергии
Недостаточная производительность компрессора
Заменить мотор-компрессор
Межвитковое замыкание обмотки электродвигателя
Проверить сопротивление рабочей и пусковой обмоток. Заниженное сопротивление означает межвитковое замыкание. Заменить мотор-компрессор
Частичное засорение системы
При наличии частичного засорения температура начальных витков значительно ниже чем фильтра-осушителя. Укоротить капиллярную трубку на 8 – 10 мм в месте входа в фильтр-осушитель и продуть сухим воздухом или хладоном
Нарушение уплотнения двери
Отсутствует надежный контакт между трубкой сильфона датчика-реле температуры и испарителем
Затянуть винты крепления трубки сильфона датчика-реле температуры к полке испарителя
Электродвигатель работает испаритель не охлаждается
Засорение капиллярной трубки
Проверить проходимость испарителя в сборе с отсасывающей трубкой. При отсутствии проходимости укоротить капиллярную трубку на 10-50 мм в месте входа в цеолитовый патрон и продуть сухим воздухом
Утечка хладона из системы
При работающем холодильнике змеевик нагнетание не нагревается. Установить место утечки хладона по наличию масляных пятен или галоидным течеискателем. Отремонтировать или заменить холодильный агрегат
Неисправен компрессор
Электродвигатель гудит но не запускается
Заклинивание компрессора. Систематически отключается тепловое реле
Заменить мотор-компрессор или агрегат
Включить морозильник с исправным пускозащитным реле. В случае нормальной работы заменить пускозащитное реле
Низкое напряжение сети
Проверить напряжение. При постоянном заниженном напряжении установить повышающий трансформатор
Проверить сопротивление рабочей и пусковой обмоток. Заниженное сопротивление означает межвитковое замыкание обрыв пусковой обмотки. Заменить мотор-компрессор
Завышенный стук шум и дребезжание
Нарушение конфигурации трубопроводов
Обнаружить место соприкосновения трубок морозильника с конденсатором или между собой. Устранить касание трубок
Стук в кожухе мотор-комрессора
Заменить мотор-комрессор
В курсовом проекте рассмотрены различные способы и назначение технологии охлаждения и замораживания пищевых продуктов а также влияние режимов замораживания на качество хранения продуктов.
Охлаждение и замораживание пищевых продуктов применяется в основном для продления сроков и качества хранения. Для получения наилучших результатов эти процессы должны быть применены практически сразу после получения продукта. Охлаждение позволяет сохранить качество продукта на достаточно короткий промежуток времени. Для продления периода хранения продукта его следует подвергать замораживанию.
Скорость замораживания влияет не только на интенсивность протекания биохимических и микробиологических процессов но и на характер замерзания влаги в продуктах. При медленном замораживании образуются большие кристаллы которые могут серьезно повредить ткань разрывая клетки. В результате при размораживании теряется избыточное количество соков продукта и существенно ухудшаются его питательные свойства и вкусовые качества. При быстром замораживании в клетках образуются мелкие кристаллы льда и вероятность повреждения ткани значительно снижается. Поэтому нужно тщательно следить за скоростью данного технологического процесса.
Замораживание пищевых продуктов производят в специальных холодильных установках. Флюидизационные морозильные аппараты предназначены для замораживания продукта в восходящем потоке воздуха находящегося во взвешенном состоянии.
Достоинства аппарата – высокая универсальность позволяющая замораживать в аппарате мелкоштучные и крупнокусковые продукты; непрерывность работы; компактность. Недостатки – потеря массы продукта вследствие испарения; быстрый рост инея на поверхности воздухоохладителей; значительный расход энергии на привод центробежных вентиляторов; потребность в относительно низкой температуре кипения и большие затраты на работу холодильной установки. Несмотря на перечисленные недостатки флюидизационные морозильные аппараты широко применяются в отечественной пищевой промышленности.
Список использованных источников
Сборник примеров расчетов и лабораторных работ по курсу «Холодильное технологическое оборудование» [Голянд М.М. Малеванный Б.Н. Печатников М.З. Плотников В.Т.]. – Легкая и пищевая пром-сть 1981. – 168 с.
Румянцев Ю.Д. Калюнов В.С. Холодильная техника: Учеб. для вузов. – СПб.: Изд-во «Профессия» 2005. – 360 с ил.
Голянд М. М. Малеванный Б. Н. Холодильное технологическое оборудование. Учеб. для вузов. – М.: Пищевая промышленность. – 1977г. 336 с. ил.
Холодильные установки Изд. 2-е. перераб. и доп. Чумак И. Г. ЧепурненкоВ.П. Чуклин С. Г. — М.: Легкая и пищевая пром-сть 1981г. — 344 с.
Кисимов Б.М. Холодильная техника и технология. Учебное пособие. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ 2003. – 57 с.

холодильник.cdw

КП-02068108-151000.02-05-2013
Флюидизационный морозильный
аппарат большой производительности
с многоярусными решетками
Контур изолированный
Решетка нижняя неподвижная
Решетка средняя неподвижная
Решетка верхняя неподвижная
Вентилятор центробежный
Канал воздухораспределительный
Электродвигатель двухскоростной
центробежного вентилятора
Устройство предварительного
охлаждения и подсушки продукта
Транспортер подачи продукта

Содерж.doc

Анализ современных объектов холодильных технологий . 5
1. Назначение и способы технологии охлаждения ..5
2. Назначение и классификация способов замораживания 7
3. Влияние режимов замораживания на качество хранения продуктов ..10
4. Современные конструкции холодильного оборудования 11
4.1. Морозильный аппарат с ленточными конвейерами 11
4.2. Морозильный аппарат с горизонтальными плитами ..13
Описание устройства и принципа действия флюидизационного
морозильного аппарата с многоярусными решетками 15
Ремонт монтаж и эксплуатация холодильной техники 31
Список использованных источников 37