Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургская государственная академия                                       холода и пищевых технологий






Кафедра холодильных установок








ХОЛОДИЛЬНАЯ  ТЕХНИКА

Методические указания,
контрольная и курсовая работы

для студентов заочного факультета
  специальности 271100





 










Санкт-Петербург  1999


УДК 621.56




Калюнов В. С. Холодильная техника: Метод. указания, контрольная и курсовая работы для студентов заочного факультета  спец. 271100.  СПб.: СПбГАХПТ, 1999. 16 с.






Приведены материалы, предназначенные для оказания методической помощи студентам при самостоятельном изучении курса, выполнении контрольной и курсовой работ.









Рецензент

Канд. техн. наук, доц. Н. А. Швецов







Одобрены к изданию советом факультета холодильной техники








                         ©     Санкт-Петербургская государственная

                академия холода и пищевых

                                         технологий, 1999

1. ОБЩИЕ  МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ

В курсе "Холодильная техника" освещены вопросы промышленного производства искусственного холода, используемого для осуществления технологических процессов холодильной обработки и хранения молочных скоропортящихся продуктов.

Особенность курса заключается в том, что он является специальным курсом, обеспечивающим подготовку инженера-технолога молочной промышленности в области хладотехники. Курс "Холодильная техника" базируется на предшествующих дисциплинах, к которым относятся гидравлика, тепло- и массоперенос.

Студенты изучают курс по литературе, перечень которой приведен в конце методических указаний. Отмечены положения, являющиеся наиболее важными для усвоения материала и указаны страницы, где изложен соответствующий материал. На очных лекциях преподаватель излагает наиболее сложные для усвоения разделы курса. 

В процессе проработки курса необходимо выполнить контрольную и курсовую работы. Основные разделы, необходимые для уяснения последовательности изучения курса, порядка выполнения контрольной и курсовой работ, преподаватель объясняет на установочных лекциях. Неясные моменты могут быть также разрешены путем консультаций.


2. МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ  ПО  ИЗУЧЕНИЮ  КУРСА

Необходимо уяснить с какой целью используется искусственный холод в процессах хранения, переработки, транспортировки молока и молочных продуктов. Уточнить роль холода при переработке       молока, в процессах созревания сыра, фризерования смеси мороженого [1, с. 144–170].

Следует разобраться с определением площади камер хранения молочной продукции. Уточнить пределы самоустановления равновесной относительной влажности воздуха в камерах хранения упакованной молочной продукции и в камерах созревания сыра [2, с. 16–23].

Надо обратить внимание на назначение теплоизоляции и пароизоляции холодильных камер и аппаратов, а также на возможность конденсации водяного пара на поверхности ограждающих конструкций. Изучить основные теплоизоляционные конструкции ограждений [1, с. 193–221].

Необходимо уяснить достоинства, недостатки и области применения способов охлаждения. Разобраться в последовательности передачи теплоты от продукта к промежуточному хладоносителю и к холодильному агенту. Изучить конструкции холодильно-технологических аппаратов. Следует обратить внимание на конструкции аппаратов для охлаждения воздуха, жидких хладоносителей и, особенно, воды. Уточнить, в каких случаях целесообразно применение аккумуляторов холода [1, с. 245–251].

Надо подробно разобраться с выбором расчетных условий для определения теплопритоков на предприятии по переработке молока. Выявить, каким образом организация технологического процесса влияет на изменение графика теплопритоков и на величину расчетного теплопритока. Уяснить различие в расчете теплопритоков для аппаратов непрерывного и периодического действия [1, с. 221–233].

Рекомендуется уяснить способы получения низких температур, использования фазовых превращений при производстве холода. Разобраться с функциональной схемой паровой холодильной машины и процессами обратного цикла [1, с. 5–14].

Надо сопоставить свойства хладагентов: аммиак, хладоны. При этом следует уделить внимание термодинамическим, физико-химическим и эксплуатационным свойствам хладагентов. Сравнить удельные показатели циклов, осуществляемых при использовании различных хладагентов [1, с. 14–18].

Необходимо разобраться с рабочим процессом в поршневом компрессоре. Следует обратить внимание на снижение холодопроизводительности компрессора при понижении температуры кипения и повышении температуры конденсации. [1, с. 33–45]

Важно выяснить причину перехода от одноступенчатого сжатия холодильного агента к двухступенчатому сжатию [1, с. 18–22].

Рекомендуется уяснить назначение конденсатора холодильной установки и системы передачи теплоты к воде и воздуху. Следует сравнить системы отвода теплоты конденсации воздухом, водой, смешанным способом [1, с. 51–57].

Необходимо изучить способы подачи хладагента в испарительную систему, обратить при этом внимание на необходимость защиты компрессора от влажного хода. Следует уделить внимание системам с косвенным охлаждением, которые широко применяют на предприятиях по переработке молока. Важно уточнить, в каких случаях целесообразно использование испарителей открытого типа для охлаждения промежуточного  хладоносителя, а в каких — закрытого типа [1, с. 234–24 ].

Надо обратить внимание на возможность использования естественного холода. Рекомендуется определить, какие варианты использования естественного холода целесообразно применять в местности, где проживает студент [1, с. 81–88].

Необходимо уяснить понятие "оптимальный режим работы" холодильной установки. Следует разобраться с причинами, вызывающими отклонение от оптимального режима эксплуатации. Важно уточнить, какие параметры работы установки следует контролировать с целью безопасности эксплуатации, а какие – с целью уменьшения затрат электроэнергии на производство холода [1, с. 301–312].

Надо разобраться с назначением и необходимостью применения холодильного транспорта. Следует обратить внимание на особенности транспорта для перевозки молока [1, с. 133–141].

Необходимо уяснить назначение бытовых и торговых холодильников, возможности охлаждения и замораживания в них продуктов, а также обратить внимание на сроки хранения продуктов в холодильниках данного типа [1, с. 170–182].


3. КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА

Контрольная работа заключается в подборе индивидуальных компрессора и конденсатора для холодоснабжения одного из аппаратов линии по производству мороженого.

Исходные данные. Данные для выполнения контрольной работы приведены в табл. 1. В качестве хладагента рекомендуется использовать R 22 или R-404a.

Методические указания. Контрольную работу целесообразно выполнять в нижеприведенной последовательности.

Температуру конденсации следует рассчитывать исходя из заданной температуры воды или воздуха и рекомендуемого температурного напора [1, с. 233; 2, с. 287–290, 474].

Перегрев пара перед входом в компрессор можно принимать  по данным [2, с. 475–476]. Переохлаждения жидкого хладагента необходимо определять исходя из теплового баланса регенеративного теплообменника. При этом можно принять условия: пар из испарителя, а также жидкость из конденсатора выходят в насыщенном состоянии.

В термодинамической диаграмме p – i следует изобразить регенеративный цикл одноступенчатой паровой холодильной машины. Также надо изобразить функциональную схему холодильной машины, работающей по данному циклу. Необходимо определить параметры узловых точек цикла (давление, температура, энтальпия, удельный объем пара) и представить их в табл. [1, с. 14–18; 3, с. 76–86].

Таблица 1

Исходные  данные  к  контрольной  работе


Параметр

Номер варианта (соответствует последней цифре шифра)

0123456789Марка аппаратаОФИБ6-ОФШБ6-ОФ2ШЕ4-ОФЛМ6-ОХЛМ6-ОХАМ6-ОХВМ6-ОХВ2-ВМ6-ОХ3-ВЛ5-ОЭКПроизводитель-ность, кг400500600400250250450480420500Температура
поступающего
мороженого, оС6666444444Температура
выпускаемого
мороженого, °С5556141210151214Температура воды, поступающей в конденсатор, °С1820222426Температура
воздуха, поступающего
в конденсатор, °С1820222426Температура
кипения
хладагента, °С37304535333344444040Надо рассчитать показатели цикла: удельную массовую холодопроизводительность; удельную работу, затрачиваемую в компрессоре; удельную массовую теплоту, отводимую в конденсаторе; холодильный коэффициент.

Теплоприток от продукта Q, замораживаемого в аппарате, определяется по зависимости

Q = 1,2G (iпост iвып)/3600,

где G производительность аппарата, кг/ч; iпост, iвып энтальпии поступающего и выпускаемого продукта, кДж/кг; 1,2 коэффициент учитывающий прочие теплопритоки.

Энтальпии смеси мороженого можно принимать в зависимости от ее температуры из табл. 2.

Таблица 2

Темпера-тура, °С

Энтальпия, кДж/кг

Темпера-тура, °С

Энтальпия, кДж/кг

Темпера-тура, °С

Энтальпия, кДж/кг

25

  14

3

201

10

268

20

  29

2

229

12

275

18

  36

1

232

15

285

15

  48

     0

235

20

303

12

  60

     1

239

25

319

10

  72

     2

242

30

336

  8

  89

     4

248

35

352

  5

134

     8

262

40

368


Компрессор рекомендуется подбирать по величине требуемой объемной подачи из табл. 3 или из других каталогов холодильных компрессоров.  Требуемую объемную  подачу   компрессора  Vтр  можно рассчитать  по  уравнению [1, с. 42–44]

Vтр = Qρvвс/(q0λ),

где  ρ коэффициент  транспортных  потерь холода [1, с. 264, 2, с. 264];  vвс удельный объем пара на входе в компрессор, м3/кг; q0 удельная массовая холодопроизводительность, кДж/кг; p, p0 давления конденсации и кипения, МПа; λ = (1 0,04(p/p0 1)) (t0 + 273)/(t + 273) коэффициент подачи; t, t0 температуры конденсации и кипения, °С.

Компрессор следует подбирать таким образом, чтобы его объемная подача Vкат удовлетворяла условию

Vтр/Vкат    0,92.

Конденсатор целесообразно подбирать после выбора компрессора по площади теплообменной поверхности

F = λVкатρq/(vвсqf)(Vкат/Vтр),

где qf плотность  теплового  потока  в  конденсаторе,  можно  принять для  охлаждения  водой  3,0 кВт/м2,  а  для охлаждения воздухом 0,3 кВт/м2; q удельная массовая теплота, отводимая в конденсаторе, кДж/кг.

Конденсатор можно подбирать по табл. 4 или другим каталогам холодильного оборудования.

Таблица 3

Краткая характеристика компрессоров


Параметр

Марка компрессора


1ПБ7

1ПБ10

4ПБ14

4ПБ20

4ПБ28

4ПБ35

4П80

Объемная
подача, м3

0,0056

0,0077

0,0111

0,0154

0,0222

0,0289

0,0578

Мощность электродви-гателя, кВт

4

4

5,5

7,5

11

15

30

Габариты, мм

595 х 370 х 455

595 х 370 х 455

710 х 540 х 510

710 х 540 х 510

860 х 630 х 555

860 х 630 х 555

1089 х 780 х 640


Таблица 4

Характеристика хладоновых конденсаторов


Параметр

Показатели

Марка конденсатора

КТР-4

КТР-6

КТР-9

КТР-12

КТР-18

КТР-25

Площадь теплообменной
поверхности, м2

4,8

6,8

9,0

12,8

18,0

30,0

Длина, мм

1000

1500

1300

1200

1800

1500

Диаметр обечайки, мм

  194

  219

  377

  325

  325

  404



Таблица 5

Варианты задания к курсовой работе


Параметр

Номер варианта (соответствует последней цифре шифра)


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Аппарат охлажде-ния молока

ОСТ-М

АОМ-1

ФОМ-1,25

ООМ-1000

00У-М

001-У10

А1-ООЛ-12,5

А1-ООЛ-25

ОСТ-М

АОМ-1

Количество, шт.

3

2

2

5

5

1

2

2

3

4

Периоды работы в течение суток, ч

69

1820

79

1921

68

1821

79

1821

69

1920

79

1821

6 8

1921

79

1820

69

1921

79

1821

Пастеризационно-охладительная
установка

Е4-ОКЛ-1

А1-ОКЛ-2

А1-ОКЛ-3

А1-ОКЛ-5

А1-ОП2-10

А1-ОП2-У15

ОПУ-25

ОПЛ-5

ОПЛ-10

Е4-ОКЛ-1

Количество, шт.

2

2

3

2

2

1

2

5

2

4

Периоды работы в течение суток, ч

710

1820

810

1921

79

1821

810

1821

710

1922

811

1821

710

1921

811

1820

711

1921

811

1821

Размеры камеры:

  длина, м

  ширина, м


60

30


48

30


36

36


30

30


24

24


36

30


36

36


60

30


24

24


42

30

Температура воды, поступающей в
конденсатор, °С

18

20

22

24

26

Температура воз-
духа,  поступающего в конденсатор, °С

18

20

22

24

26

4. КУРСОВАЯ РАБОТА

Курсовая работа включает в себя расчетно-пояснительную часть, излагаемую в пояснительной записке, и графическую часть, представленную на листе формата А1.

Исходные данные следует принимать из табл. 5 по последней цифре шифра.

Методические указания. Курсовую работу рекомендуется выполнять в следующей последовательности. 

Сначала следует определить теплопритоки в холодильную камеру по укрупненным показателям. Плотность теплового потока, отнесенного к строительной площади камеры, можно принять в интервале от 0,2 кВт/м2 до 0,4 кВт/м2. Далее целесообразно определить теплопритоки от охлаждения молока: 

в аппарате охлаждения молока


Q  = 1,2Vρм (iпост iвып)/3600;


в пастеризационно-охладительной установке


Q  = 1,2Vρм (iпост iвып)(1 Е)/3600,


где Е коэффициент регенерации (табл. 6); ρм плотность молока (можно принять 1030 кг/м3); V производительность аппарата  (табл. 6),  м3/ч [4].

Осуществляется выбор расчетного режима, который характеризуется температурами кипения и конденсации хладагента, а также величиной теплопритока. Температуру кипения хладагента в воздухоохладителях холодильных камер следует принимать на 8 ÷ 10 К ниже температуры камеры, а в испарителях для охлаждения воды или рассола — на 4 ÷ 6 К. Температуру конденсации хладагента рекомендуется рассчитывать по методике, изложенной в контрольной работе. Для каждой из температур кипения необходимо построить суточный график изменения теплопритока. Целесообразно иметь не более двух температур кипения. Величину расчетного теплопритока следует принимать по одному из вариантов:

равный максимальному значению;

равный среднесуточному теплопритоку. В этом случае предусматривается аккумулирование холода. Температура кипения должна быть принята на 8÷10 К ниже, чем оптимальная [1, 2].

В термодинамической диаграмме следует построить холодильные циклы. В качестве холодильного агента рекомендуется применить аммиак. Величину перегрева пара на входе в компрессор целесообразно принимать в интервале 10 ÷ 20 К. Удельные показатели циклов можно определить аналогично расчетам, выполненным в контрольной работе. Аммиачные компрессорные агрегаты следует подбирать по каталогам или другой справочной литературе, например [5].

Воздухоохладители для камеры краткосрочного хранения молочной продукции рекомендуется подбирать по площади теплообменной поверхности Fв

Fв = Q/(kв⋅θв)

где kв коэффициент теплопередачи воздухоохладителя (можно принять 14 Вт/(м2К)); θв температурный напор между воздухом камеры и кипящим хладагентом, К. Воздухоохладители можно выбирать по каталогам, проспектам, справочникам [5]. В пояснительной записке необходимо привести эскиз размещения воздухоохладителей в холодильной камере.

Испарители для охлаждения рассола и холодной воды следу-       ет подбирать кожухотрубного типа по площади теплообменной            поверхности. Коэффициент теплопередачи можно принять равным      0,6 Вт/(м2К). Испарители для охлаждения ледяной воды целесообразно подбирать открытого типа (панельные или трубчатые) по площади теплообменной поверхности. Коэффициент теплопередачи следует принять равным 0,5 Вт/(м2К). Для подбора испарителей можно воспользоваться справочным материалом [5].

Конденсаторы рекомендуется подбирать общие для всей установки. При этом предусматривается установка не менее двух аппаратов одной марки. Требуемая площадь теплообменной поверхности определяется как показано в контрольной работе.

Принципиальная схема холодильной установки изображается на листе формата А4 с применением условных обозначений оборудования, подобранного и приведенного в задании. Количество единиц изображенного оборудования должно соответствовать указанному в пояснительной записке. Оборудование холодильной установки соединяется трубопроводами в соответствии с принципом работы охлаждающей системы. В разрывах трубопроводов следует показывать фазовое состояние вещества и направление движения потока:



 INCLUDEPICTURE "D:\\RIS\\Пар стрелка.bmp" \* LOWER 



пар,




    жидкость.


В разрывах трубопроводов также необходимо показывать вид вещества (аммиак "11", холодная вода "1х", ледяная вода "1л", рас-      сол "28").

В пояснительной записке приводится краткая информация о схеме хладоснабжения и ее работе. В конце пояснительной записки прилагается экспликация оборудования, приведенного на чертеже.


Таблица 6

Характеристики  холодильных  технологических  аппаратов 



Параметры продукта


Коэф- 

Параметры 

хладоносителя


Марка 

аппарата

Про-изводи-тель-ность, м3



Температура, °С

фи-циент

регене-

рации

Номер секции и вид хладоноси-теля


По-да-ча, м3

Тем-пера-тура на входе,

°С



Вход

Выход






Аппараты для охлаждения молока


ОСТ-М

3

35

  4

1. Вода

9

  8






Вода

или
 рассол

9

9

  1

5

АОМ-1

1

35

  4

1. Вода

2

   1

ФОМ-1,25

     1,25

35

  5

1. Вода

4

   1

ООМ-1000

   1,5

35

  4

1. Вода

4

   1

ООУ-М

5

35

  4

1. Вода

15

   8






2. Вода или

рассол

15

15

   1

5

Окончание табл. 6



Параметры продукта


Коэф- 

Параметры 

хладоносителя


Марка 

аппарата

Про-изводи-тель-ность, м3


Температура, °С

фи-циент

регене-

рации

Номер секции и вид хладоноси-теля


По-да-ча, м3

Тем-пера-тура на входе,

°С



Вход

Выход





001-У10

10

20

  4

1. Вода

20

   8






Вода или 

  рассол

20

20

   1

5

А1-ООЛ-12,5

  12,5

20

  4

1. Вода

30

    8






Вода или 

  рассол

30

30

    1

5

А1-ООЛ-25

25

20

  4

1. Вода 

75

    1


Пастеризационно-охладительные установки для молока


Е4-ОКЛ-1

  1

76

  4

0,80

Вода

3

    1

А1-ОКЛ-2

  2

76

  4

0,80

1. Вода

9

    1

А1-ОКЛ-3

  3

76

  4

0,80

1. Вода 

9

    1






2. Рассол

6

–10

А1-ОКЛ-5

  5

76

  4

0,82

1. Вода

15

    8






Рассол

10

–10

А1-ОП2-10

10

76

  4

0,82

1. Вода

30

    8






Рассол

20

–10

А1-ОП2-У15

15

76

  4

0,82

1. Вода

40

    8






2. Вода

40

    1

ОПУ-25

25

76

  4

0,85

1. Вода

50

    8






2. Вода

50

    1

ОПЛ-5

  5

95

22

0,87

1. Вода

5

10

ОПЛ-10

10

95

22

0,87

1. Вода

10

10


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Холодильная техника/ В. Ф. Лебедев,  И. Г. Чумак,  Г. Д. Аверин     и др. М.: Агропромиздат, 1986. 335 с.

Курылев Е. С.,  Герасимов Н. А. Холодильные установки. Л.:  Машиностроение, 1980. — 622 с.

Богданов С. Н., Иванов О. П., Куприянова А. В. Холодильная техника. Свойства веществ:  Справ. М.:  Лег. и пищ. пром-сть, 1985. 208 с.

Применение холода в пищевой  промышленности: Справ./ Под ред. А.В. Быкова. М.: Пищ. пром-сть, 1979. 272 с.

5. Румянцев Ю. Д.,  Калюнов В. С.,  Крайнев А. А. Холодильные установки.  Справ. материал для курсового и дипломного проектирования. СПб.: СПбГАХПТ, 1995. 32 с.


























СОДЕРЖАНИЕ

 


1. Общие методические указания...........................................................

3

2. Методические указания по изучению курса......................................

3

3. Контрольная работа............................................................................

5

4. Курсовая работа...................................................................................

10

5. Список литературы..............................................................................

14














Калюнов Виктор Сергеевич

 



ХОЛОДИЛЬНАЯ  ТЕХНИКА

Методические указания,
контрольная и курсовая работы
для студентов заочного факультета

специальности 271100




 

Редактор М. Б. Кановская                              Корректор Н. И. Михайлова

________________________________________________________________

      ЛР № 020414 от 12.02.97

Подписано в печать   .09.99. Формат 60х84 1/16. Бум. писчая

Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,93. Печ. л. 1,0.  Уч. -изд. л. 0,81.

Тираж 150 экз.  Заказ №              С 15

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

СПбГАХПТ, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

 ИПЦ  СПбГАХПТ, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9









PAGE  






PAGE  



PAGE  3