Министерство Российской Федерации по высшему образованию


Санкт-Петербургская Государственная академия

холода и пищевых технологий


Кафедра холодильных установок












ХОЛОДИЛЬНОЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ


Рабочая программа, методические указания

и контрольное задание для студентов спе-

циальности 270800 заочного факультета




















Санкт-Петербург 1997


УДК 621.565


Малеванный Б.Н., Эглит А.Я. Холодильное технологическое оборудование: Рабочая программа, методические указания и контрольное задание для студентов специальности 270800 заочного факультета. – СПб.: ГАХиПТ, 1997. - с


Дано краткое содержание тем курса, общие методические указания, указания и вопросы для самопроверки по каждой теме. Приведены задачи для выполнения контрольной работы. Указан порядок выполнения курсового проекта.

Библиогр. – 4 назв.









Рецензент:

Канд.техн.наук, доцент В.И.Филиппов











Одобрены к изданию советом факультета холодильной техники




СПб Государственная

академия холода и

пищевых технологий,

1997

ОБЩИЕ  МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ


Курс “Холодильное технологическое оборудование” (ХТО) является одним из основных при подготовке инженера-технолога широкого профиля по специальности 270800.

По курсу предусмотрено контрольная работа, курсовой проект, зачет и экзамен. Курсовой проект защищается до сдачи экзамена.

Дисциплина “Холодильное технологическое оборудование” базируется на основных положениях специальных (“Холодильная техника”, “Холодильная технология”) и ряда общих инженерных предметов (“Техническая динамика”, “Теплопередача”, “Детали машин”, Гидравлика” и пр.). В связи с этим рекомендуемых литературных источниках принципы и методы анализа устройств, известные из пройденных курсов, дополнительно не поясняются и студент должен в случае необходимости обращаться к соответствующим материалам.

Изучение ХТО студентами заочного факультета складывается из самостоятельной проработки теоретической части по учебникам и учебным пособиям. Кроме того, период прохождения лабораторно-экзаменационной сессии студенты заочного факультета слушают цикл обзорных лекций по основным разделам. В обзорных лекциях излагаются наиболее важные разделы и последние достижения в области ХТО.

Контрольная работа и курсовой проект охватывают наиболее важные темы, сто одновременно требует глубокой проработки всего курса.

Вопросы, которые возникают во время изучения курса, могут быть выяснены в ходе установочных лекций и с помощью письменных консультаций в течение учебного года или устно в период лабораторно-экзаменационной сессии.


ВВЕДЕНИЕ


Понятие о ХТО и его классификация. Основные требования, предъявляемые к ХТО. Пути интенсификации оборудования. Перспективы развития техники охлаждения и замораживания, а также необходимого для этой цели оборудования.



Тема 1. АНАЛИЗ  И ВЫБОР  СИСТЕМЫ  ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ


Требования, предъявляемые к системам воздухораспределения, и пути реализации этих требований, классификация систем.

Способы раздачи воздуха в охлаждаемых помещениях. Двухканальная, одноканальная и бесканальная системы; туннельная с циркуляцией воздуха вдоль или поперек оси туннеля; система раздачи воздуха через щели “ложного потолка”; системы с потолочными или напольными воздухоохладителями; бесканальная (струйная) система распределения воздуха в охлаждаемых помещениях. Области применения этих систем. Закономерности движения свободных струй; виды насадок (сопел). Относительные характеристики свободных струй. Понятие о стесненной струе. Расчет систем по закономерностям для свободных и стесненных струй.


Методические указания


При изучении этой темы следует знать, что к системам раздачи воздуха в камерах холодильной обработки предъявляются особые требования в части создания оптимальной скорости движения воздуха у пищевого продукта при минимальных эксплуатационных и капитальных затратах. Изучаются классификация систем, их достоинства т недостатки, а также их применение.

Следует обратить особое внимание на математические зависимости свободных и стесненных струй, а также на методы расчета систем воздухораспределения в охлаждаемых помещениях различного назначения.


Вопросы для самопроверки


1. Для каких охлаждаемых помещений применяется одноканальная система воздухораспределения? Каковы достоинства и недостатки этой системы?

2. Для каких охлаждаемых помещений применяется бесканальная система воздухораспределения? Каковы достоинства и недостатки этой системы?

3. Как устроен “Ложный потолок”? Каковы достоинства и недостатки этой системы воздухораспределения?

4. Как устроена система воздушного “душирования”?

5. Как устроена и где применяется система с продольными или поперечными соплами?

6. В чем заключаются основные особенности расчета систем воздухораспределения в камерах холодильной обработки и хранения пищевых продуктов?


Тема 2. ХОЛОДИЛЬНОЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ  КАМЕР,  ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ  ДЛЯ  ОХЛАЖДЕНИЯ  МЯСА


Классификация систем, применяемых для охлаждения мяса. ХТО камер, предназначенных для охлаждения мяса. Камеры с воздушной системой охлаждения, оборудованные воздухоохладителями с различными системами воздухораспределения. Использование радиационного теплообмена. Методика расчета и подбора ХТО для камер охлаждения мяса.


Методические указания


При проработке этой темы следует обратить внимание на основные методы классификации систем, предназначенных для охлаждения мяса. При рассмотрении оборудования камер с воздушной системой охлаждения мяса следует обратить внимание на специфические особенности систем воздухораспределения, предназначенных для таких камер, особенности их конструкции и работы с анализом достоинств и недостатков, присущих таким системам.

При изучении оборудования камер охлаждения мяса с использованием радиационного теплообмена следует ознакомиться с конструктивными особенностями такого рода охлаждающих систем, а также с их достоинствами и недостатками.


Вопросы для самопроверки


1. Как классифицируются камеры охлаждения мяса?

2. Как устроены и как работают камеры охлаждения мяса с системой воздушного охлаждения?

3. Каковы основные достоинства и каковы основные недостатки камер охлаждения мяса с воздушной системой охлаждения?

4. Как устроены и как работают камеры охлаждения мяса с использованием радиационной системы охлаждения?

5. Каковы основные достоинства и недостатки камер с использованием радиационной системы охлаждения?


Тема 3. ХОЛОДИЛЬНОЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ,  ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ  ДЛЯ  ОХЛАЖДЕНИЯ  РЫБЫ,  ФРУКТОВ,  ОВОЩЕЙ  И  ПТИЦЫ


Классификация систем, применяемых для охлаждения рыбы. Особенности оборудования, используемого для охлаждения рыбы.

Классификация систем, применяемых для охлаждения фруктов и овощей: специализированные производственные фруктохранилища, станции предварительного охлаждения и транспортные средства. Ваккуумное охлаждение.

Классификация систем, применяемых для охлаждения птицы. Оборудование для охлаждения птицы на производственных холодильниках. Охлаждение птицы методом орошения и погружения.


Методические указания


При изучении этой темы необходимо ознакомиться со специфическими особенностями оборудования, предназначенного для охлаждения рыбы, фруктов, овощей и птицы. Необходимо изучить классификацию такого типа оборудования (для охлаждения каждого вида продукта) в зависимости от способа отвода теплоты и вида теплоотводящей среды.


Вопросы для самопроверки


1. Как устроены системы, предназначенные для охлаждения рыбы?

2. Каковы основные способы интенсификации охлаждения рыбы в системах, предназначенных для ее охлаждения?

3. Как классифицируется оборудование, предназначенное для охлаждения фруктов, плодов и овощей; в чем особенности устройства ХТО?

4. Как устроено и работает, а также каковы достоинства и недостатки оборудования, предназначенного для охлаждения птицы в воздухе, воде или льдоводяной смеси?


Тема 4. ХОЛОДИЛЬНОЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ  КАМЕР  ЗАМОРАЖИВАНИЯ  МЯСА


Классификация камер замораживания мяса. Устройство камер замораживания мяса периодического и непрерывного действия. Устройство камер туннельного типа. ХТО камер, предназначенных для замораживания мяса с различными системами воздухораспределения. Методика расчета и подбора оборудования для камер замораживания мяса периодического действия.


Методические указания


При изучении этой темы следует ознакомиться с оборудованием, предназначенным для замораживания мяса. Рассмотреть классификацию камер замораживания мяса в зависимости от организации технологического процесса и их конструктивных особенностей.


Вопросы для самопроверки


1. Как классифицируются камеры замораживания мяса?

2. Каковы специфические особенности ХТО и его работы, основные достоинства и недостатки камер замораживания мяса с конвективным и радиационным теплообменном?

3. Каковы основные пути интенсификации камер замораживания мяса с естественной циркуляцией воздуха?


Тема 5. КЛАССИФИКАЦИЯ  МОРОЗИЛЬНЫХ  АППАРАТОВ  ДЛЯ  ЗАМОРАЖИВАНИЯ  ПИЩЕВЫХ  ПРОДУКТОВ  И  СПЕЦИФИЧЕСКИЕ  ОСОБЕННОСТИ  ИХ  РАБОТЫ


Классификация аппаратов в зависимости от способа передачи теплоты от продуктов, подвергающих холодильной обработке, к теплоотводящей среде. Основные элементы, входящие в состав морозильных аппаратов.

Методические указания


При изучении этой темы необходимо рассмотреть классификацию морозильных аппаратов в зависимости от способа передачи теплоты от продукта к теплоотводящей среде. Установит связь между эффективностью работы морозильного аппарата, его конструктивными особенностями и технико-экономическими показателями.


Вопросы для самопроверки


1. Как классифицируются морозильные аппараты в зависимости от способа передачи теплоты от продуктов к теплоотводящей среде.

2. В чем достоинства и недостатки контактных и бесконтактных морозильных аппаратов?

3. Области применения различных видов аппаратов?

4. Из каких основных конструктивных элементов состоят морозильные аппараты?



Тема 6. АППАРАТЫ  ДЛЯ  ЗАМОРАЖИВАНИЯ  ПИЩЕВЫХ  ПРОДУКТОВ  В  ВОЗДУХЕ  (ВОЗДУШНЫЕ  АППАРАТЫ)


Классификация воздушных морозильных аппаратов. Морозильные аппараты тележечного, конвейерного и гравитационного типа. Флюидизационные морозильные аппараты. Методика расчета воздушных флюидизационных морозильных аппаратов.


Методические указания


При изучении этой темы необходимо ознакомиться с классификацией воздушных морозильных аппаратов; разобраться с их конструктивными особенностями; оценить достоинства и недостатки морозильных аппаратов различного типа.

Оценить влияние инея, образующегося на теплопередающей площади поверхности воздухоохладителей, на работу морозильных аппаратов, а также пути уменьшения негативного влияния.


Вопросы для самопроверки


1. Каковы конструктивные особенности и как классифицируются воздушные морозильные аппараты?

2. Как устроены и работают воздушные морозильные аппараты конвейерного типа, каковы их достоинства и недостатки?

3. Как устроены и работают воздушные морозильные аппараты гравитационного типа, каковы их достоинства и недостатки?

4. Как устроены и работают воздушные морозильные аппараты флюидизационного типа, каковы их достоинства и недостатки?

5. Какое влияние оказывает иней, образующийся на теплопередающей поверхности воздухоохладителя, на работу воздушных морозильных аппаратов?

6. Каковы пути уменьшения влияния инея, образующегося на теплопередающей поверхности воздухоохладителя, на работу воздушных морозильных аппаратов?




Тема 7. АППАРАТЫ  ДЛЯ  ЗАМОРАЖИВАНИЯ  ПРОДУКТОВ  С НЕПРЯМЫМ  КОНТАКТОМ  (ПЛИТОЧНЫЕ,  БАРАБАННЫЕ)


Плиточные аппараты с горизонтальным и вертикальным расположением плит. Роторные аппараты. Механизированные плиточные аппараты. Механизированные аппараты барабанного типа для замораживания мелкоштучных продуктов.

Аппараты для замораживания жидких и полужидких продуктов.

Сравнительная оценка и области применения морозильных аппаратов различного типа.


Методические указания


При изучении этой темы следует обратить внимание на классификацию плиточных аппаратов в зависимости от расположения морозильных плит, разобраться с конструктивными особенностями аппаратов с горизонтальным, вертикальным и радиальным расположением морозильных плит, а также ознакомиться с их достоинствами, недостатками и областями применения.

Следует рассмотреть конструктивные особенности и области применения аппаратов барабанного типа.


Вопросы для самопроверки


1. Каковы основные достоинства и недостатки аппаратов с горизонтальным расположением морозильных плит?

2. Каковы достоинства, недостатки и способы разгрузки аппаратов с вертикальным расположением морозильных плит?

3. Из каких основных элементов состоят роторные морозильные аппараты?




Тема 8. АППАРАТЫ  ДЛЯ  КОНТАКТНОГО  ЗАМОРАЖИВАНИЯ  ПРОДУКТОВ


Классификация криоморозильных аппаратов. Криоморозильные аппараты с использованием жидкого азота в качестве криогенной жидкости, конструктивные особенности этих аппаратов.

Криоморозильные аппараты с использованием жидкой углекислоты в качестве теплоотводящей среды.

Аппараты для замораживания продуктов в жидких хладоносителях.


Методические указания


Следует изучит классификацию контактных аппаратов в зависимости от вида теплоотводящей среды, а также особенности их конструкции и работы. Следует рассмотреть области применения аппаратов контактного замораживания, их достоинства и недостатки, а также ознакомиться с методикой их расчета.


Вопросы для самопроверки


1. Как классифицируются контактные морозильные аппараты в зависимости от вида теплоотводящей среды?

2. Каковы конструктивные особенности и области применения, а также каковы достоинства и недостатки криоморозильных аппаратов?

3. Каковы конструктивные особенности и области применения, а также каковы достоинства и недостатки аппаратов, охлаждаемых углекислотой?

4. Каковы конструктивные особенности и области применения, а также каков достоинства и недостатки аппаратов, охлаждаемых жидкими хладоносителями?


Тема 9. ХОЛОДИЛЬНОЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ  КАМЕР  ХРАНЕНИЯ  ПИЩЕВЫХ  ПРОДУКТОВ


Камерные приборы воздушного и тихого охлаждения. Конструктивные особенности современных приборов тихого охлаждения, основной принцип их размещения в камерах хранения. Устройства, предназначенные для увлажнения воздуха в камерах хранения; устройства, предназначенные для регулирования газовой среды.


Методические указания


При изучении этой темы нужно ознакомиться со специфическими особенностями воздушной и тихой системами охлаждения, с устройством и методами размещения воздухоохладителей и батарей в камерах хранения.

Следует ознакомиться с конструктивными особенностями устройств, предназначенных для увлажнения воздуха камер и поддержания их газового состава.

Вопросы для самопроверки


1. Каковы основные особенности устройства современных воздухоохладителей, предназначенных для камер хранения?

2. Каковы особенности устройства современных батарей и основные принципы размещения камерных охлаждающих приборов.





МЕТОДИЧЕСКИЕ  УКАЗАНИЯ  К  ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ


1. Приступать к выполнению контрольной работы следует только после проработки основных разделов курса.

2. При оформлении контрольной работы следует указать условия задания со всеми цифровыми данными, выполнить схему рассчитываемого устройства с нанесением основных размеров.

3. Выполнение контрольной работы должно сопровождаться краткими пояснениями и необходимыми эскизами. При использовании формул и сведений, заимствованных из литературных источников, следует сделать ссылку на этот источник. Расчеты проводить только в СИ.

4. Студент должен подробно ответить на вопросы, предлагаемые в контрольной работе, сопровождая ответ необходимыми эскизами, схемами, графиками.


Контрольная работа № 1


По заданной производительности камер охлаждения мяса обосновать ее охлаждающую систему, определить теплопередающую площадь поверхности и произвести компоновку теплоотводящих элементов, рассчитать систему воздухораспределения, определить производительность вентиляторов, число сопел и скорость выхода из них. Дать эскиз планировки камер с указанием ее габаритных размеров и размеров привязки холодильного технологического оборудования.

Сетка колонн 6х12, высота помещений одноэтажного холодильника 6 м.

Пример расчета подобной задачи вы найдете в [2]. Этот пример поможет вам разобраться в последовательности проведения расчетов.


Данные для выполнения контрольной работы № 1

Наименование

Последняя цифра шрифта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Начальная температура в центре бедра полутуши, оС


39


38


40


41


38


39


38


37


40


41

Конечная температура в центре бедра полутуши, оС


4


5


5


5


4


4


4


4


5


5

Средняя температура воздуха за цикл охлаждения, оС


-3


-1


-4


-3


-2


-4


-1


-3


-4


-2

Скорость воздуха у бедренной части полутуши, м/с


1,0


2,0


1,3


1,6


2,0


1,7


1,8


1,2


1,1


1,8

Производительность камеры, т/сутки

20

24

28

30

32

25

26

30

32

25

Вопросы по теме 2

1

2

3

5

4

1

2

3

4

5



Контрольная работа № 2


Заданием предусматривается проектирование конвейерного воздушного, флюидизационного или углекислотного аппарата, предназначенного для замораживания пищевых продуктов.(табл. 2)

Расчет, связанный с проектированием аппарата, складываются из нескольких разделов (в зависимости от типа аппарата), включающих определение продолжительности замораживания; вместимости аппарата; габаритных размеров аппарата; количества циркулирующего воздуха; тепловой нагрузки на воздухоохладитель; конструктивных размеров воздухоохладителя; аэродинамического сопротивления движению воздуха в циркуляционном кольце аппарата; оптимальной скорости движения воздуха в горизонтальном отсеке (при флюидизационном аппарате); массового и удельного расхода жидкого диоксида углерода (при углекислотном аппарате); мощности электродвигателей вентиляторов.

Для флюидизационных аппаратов в зависимости от вида продукта вычисляется значение оптимальной скорости флюидизации. Для конвейерных воздушных аппаратов с принятыми размерами замораживаемого блока определяется время его замораживания. Предварительно необходимо вычислить по уравнениям подобия коэффициент теплопередачи от продукта к воздуху.

В зависимости от производительности аппарата и времени замораживания блока находится вместимость аппарата, определяется необходимое количество блок-форм или кареток с последующей компоновкой его грузовой части. Определяется скорость движения конвейера или кареток в аппарате.

Количество воздуха, циркулирующего в конвейерном воздушном аппарате, находится в зависимости от живого сечения грузового отсека аппарата, величина которого обусловлена направлением движения воздушного потока в отсеке (продольным или поперечным) и скорости движения воздуха у форм с продуктом.

Для флюидизационного аппарата находится коэффициент теплоотдачи от частиц продукта, замораживаемых в “кипящем” слое, к воздуху с последующим определением времени замораживания продукта.

В зависимости от количества теплоты, отводимой от замораживаемого продукта, и оптимальной скорости флюидизации, определяется площадь поддерживающей решетки и ее линейные размеры. Вычисляется количество воздуха, циркулирующего в аппарате, с уточнением его нагрева в грузовом отсеке аппарата.

Для всех типов аппаратов производится тепловой расчет. Для определения теплопритоков через ограждения аппарата находятся его предварительные размеры. Теплоприток от работы электродвигателей вентиляторов (тепловой эквивалент) принимается ориентировочно в диапазоне (0,15…0,25) Q2. Для воздушных конвейерных аппаратов следует учесть также теплоприток от охлаждения металлических форм и транспортных элементов, нагреваемых в процессе оттаивания замороженных блоков.

В зависимости от суммарного теплопритока, вычисленной среднелогарифмической разности температур и нормального значения коэффициента теплопередачи воздухоохладителя, находится его теплопередающая площадь поверхности.

При компоновке воздухоохладителей следует знать, что для обеспечения принятого нормативного значения коэффициента теплопередачи воздухоохладителя сечение канала, в котором располагаются трубы аппарата, должно быть таким, чтобы скорость движения воздушного потока в его сжатом сечении составляла 4-5 м/с. Чтобы избежать отрицательного влияния забивания первых по ходу движения воздуха труб снеговой шубой, секции воздухоохладителя следует компоновать из труб с переменным шагом оребрения или применять влагофильтры, устанавливаемые перед основной поверхностью аппарата. Для влагофильтров следует применять гладкие трубы.

Аэродинамическое сопротивление в циркуляционном кольце аппарата складывается из суммы аэродинамических сопротивлений в грузовом отсеке и отсеке воздухоохладителя. Аэродинамическое сопротивление в грузовом отсеке конвейерных аппаратов определяется количеством форм с продуктами, расположенных по ходу движения продукта в туннеле аппарата, а также скоростью его движения и коэффициентом местного сопротивления у форм с продуктами.

Аэродинамическое сопротивление в грузовом отсеке флюидизационного аппарата складывается из аэродинамического сопротивления “кипящего” слоя, скоростью движения воздуха и конструкцией поддерживающей решетки.

Аэродинамическое сопротивление воздухоохладителей находится в зависимости от типа оребрения (плоские или навивные ребра); диаметра труб, вида пучка (шахматный или коридорный) и скорости движения воздушного потока в сжатом сечении воздухоохладителя.

При определении суммарного аэродинамического сопротивления в циркуляционном кольце аппарата следует учесть также местные сопротивления поворотов, диффузоров и конфузоров, сопротивления при входе и выходе воздуха в вентилятор, а также сопротивления трения в каналах. В зависимости от расхода воздуха и аэродинамического сопротивления в циркуляционном кольце аппарата производится окончательный подбор вентиляторов и уточнение числа их оборотов с последующим расчетом мощности электродвигателей. Находится фактический тепловой эквивалент работы электродвигателей вентиляторов. Производится сопоставление фактического эквивалента с ориентировочно принятым его значением при тепловом расчете аппарата с целью корректировки суммарной тепловой нагрузки. При значительном расхождении этих значений (более 10 %) уточняется теплопередающая площадь поверхности воздухоохладителя.

После окончания расчетной части задания № 2 выполняется эскиз аппарата с его основными габаритными размерами, а также размерами и взаимопривязкой входящих в него элементов (воздухоохладителя, вентиляторов, конвейера, оросительной гребенки и др.)

ЗАДАНИЕ  НА  КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

Морозильный аппарат непрерывного действия для замораживания пищевых продуктов

Наименование

Последняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Тип аппарата

конвейерный

флюидизационный

углекислотный

конвейерный

флюидизационный

конвейерный

конвейерный

флюидизационный

флюидизационный

углекислотный

Производительность, кг/ч


600


800


600


700


900


700


800


700


1200


800

Тип теплоотводящей среды


воздух


воздух

двуокись углерода


воздух


воздух


воздух


воздух


воздух


воздух

двуокись углерода

Температура теплоотводящей среды, оС


-30


-32


-65


-34


-35


-35


-32


-30


-35


-70

Вид продукта

рыба

горошек

мясная котлета

мясо

вишня

мясо

рыба

клубника

зеленыйгорошек

мясная котлета

Скорость движения теплоотводящей среды у продукта, м/с



5

оптимальная скорость флюидизации



10



6

оптимальная скорость флюидизации



7



5,5

оптимальная скорость флюидизации

оптимальная скорость флюидизации



9

Направление движения теплоотводящей среды

продольное

снизу-вверх

поперечное

поперечное

снизу-вверх

продольное

по выбору с обоснованием

снизу-вверх

снизу-вверх

поперечное

Форму котлет принять в виде пластины с размерами: длина 100 мм, ширина 50 мм, толщина 20 мм.

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ


1. Голянд М.М., Малеванный Б.Н. Холодильное технологическое оборудование. - М.: Пищевая промышленность, 1977. - 336 с.

2. Примеры расчетов и лабораторные работы по курсу холодильного технологического оборудования / М.М.Голянд, Б.Н.Малеванный, М.З.Пачетников, В.Т.Плотников. – М.: Пищевая промышленность, 1981. – 280 с.

3. Применение холода в пищевой промышленности: Справочник. / Под ред. А.В. Быкова. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 272 с.

4. Калинушкин М.П. Вентиляторные установки. – М.: Высшая школа, 1979. – 223 с.