Расчет камеры для холодильной обработки мяса (стр. 6 из 8)

G_A=V·η₃·ρ_a (2.23)

G_A= 0,26∙0,7∙0,66 = 0,12 т.

Определяем металлоемкость охлаждающих батарей

G_M= G_np + G_noт = L·m_Т, (2.24)

гдеG_M , G_np , G_noт – соответственно металлоемкость всех батарей, кг;

L – суммарная длина всех труб батарей, м;

m_Т - масса 1 м трубы охлаждающей батареи, кг/м (для гладкостенной трубы с продольным звездообразным оребрением D_н= 57×3,5 мм m_т=8.3 кг/м).

L=L_тр∙n₁∙n₂ ; (2.25)

L=3,68∙9∙4=132,48 м.

Таким образом,

G_M= 132,48·8,3 = 1100 кг.

2.5 Расчет необходимого количества воздухоохладителей коридора

Определить необходимую площадь теплопередающей поверхности подвесных воздухоохладителей типа ВОП , устанавливаемых в разгрузочном коридоре холодильника мясокомбината , и вместимость воздухоохладителей по холодильному агенту, если тепловая нагрузка Q_об = 32 кВт, коэффициент теплопередачи воздухоохладителей k = 12 Вт/(м²·К).

Принимаем разность Δt = 9°Cи определяем необходимую площадь теплопередающей поверхности

(2.26)

Так как площадь теплопередачи F₀ одного воздухоохладителя ВОП-150 составляет 150 м², устанавливаем два воздухоохладителя ВОП-150 или их импортные аналоги . Вместимость воздухоохладителей по холодильному агенту определяем по формуле

G_a=V_a1×n_во×ρ_a , (2.27)

G_a=V_a1×n_во×ρ_a = 30×4×0,66 = 79,2 кг ,

где V_a1 = 30 л- вместимость по холодильному агенту одного воздухоохладителя.

2.6 Расчет массового расхода приточного воздуха в камере замораживания

Необходимо рассчитать массовый расход приточного воздуха и осевую скорость его движения в указанной зоне для камеры замораживания мясных полутуш, если воздух подается через сопла, выполненные в ложном потолке , расположенном ниже балок подвесных путей (рисунок 2.5) .

Задаемся следующими размерами: ширина сопла b_c=2 b₀ = 0,1 м ; длина сопла l_с = 0,1 м; расстояние между соплами l_c´=0,5 м.

а — расположение сопл в ложном потолке (ниже балок подвесных путей); б — структура струи; в — размеры сопла

Рисунок 2.5 - Схема подачи воздуха через сопла ложного потолка

Рассчитываем расстояние h₀от начального сечения до полюса воздушной струи:

h_o=b_o·0,41/а_т ; (2.28)

где b_o = 0,05 м – внутренний радиус сопла;

а_т = 0,4 - коэффициент турбулентности для сопла со встроенным турбулизатором при полученном отношении b_c/l_c=0.1/0.1= 1:

h_o= 0,4 - b_o·0,41/а_т = 0,05·0,41/0,4 = 0,051 м ;

Тангенс угла расширения струи

tg α = b_о/ h_о ; (2.29)

tg α = a_T / 0,41=0,4/0,41 = 0,97

При расположении ложного потолка ниже балок подвесных путей расстояние х от ложного потолка до плоскости размещения бедренных частей мясных полутуш равно 1 м.

Ширина воздушной струи на расстоянии х от сопла

h = 2·(x+h₀)·tgα (2.30)

где х =1м – расстояние от ложного потолка до плоскости размещения бедренных частей мясных полутуш

h = 2·( l+0;051 )·0,97 = 1.9 м

При h = 1,9 м вся поверхность полутуши будет находиться в зоне обдува, так как ширина полутуши в наиболее утолщенной (бедренной) части значительно меньше, чем ширина воздушной струи.

Определяем осевую скорость движения воздушной струи:

на выходе из сопла

(2.31)

где ω_рек=3 м/с - рекомендуемая скорость движения воздуха на уровне размещения бедренных частей полутуш;

м / c

на расстоянии х = 1 м

; (2.32)

м/с

Для определения расхода приточного воздуха предварительно определяем рабочую длину подвесных путей (по чертежам):

L _п.п = 16×6×2 = 192 м

Масимально возможная масса продукта, загружаемого в камеру

G_пр = L _п.п × q_i (2.33)

где q_i=250 кг/м— норма загрузки 1 м подвесного пути;

G_пр = 192×250 = 48 т

Объемный расход приточного воздуха

V_B = b_C × l_C × n_C × ω₀ (2.34)

где n_С – количество сопел , шт.

(2.35)

где l_с = 0,1 м - длина сопла;

l_c´=0,5 м - расстояние между соплами;

шт

V_B = 0,1×0,1×320×10.6 = 33.9 м³/с .

Объемный расход воздуха, движущегося на расстоянии x =1 м

(2.36)

м³/с

При известных значениях V_Bи V_B.х массовый расход воздуха составляет

G_B= 33,9 ×1,496 = 50,71 кг/с;

где 1,496 —плотность воздуха при температуре, равной - 37°С, кг/м³ .

Принимаем, что температура приточного воздуха, выходящего из щелей ложного потолка, на 2°С ниже температуры воздуха на уровне бедренных частей полутуш, тогда

G_B.х = 118 × 1,484 = 175 кг/с

где 1,484 кг/м³ - плотность воздуха при температуре, равной - 35 °С,

2.7 Расчет воздушной завесы для двери холодильной камеры

Проведем расчет воздушной завесы для двери камеры хранения мороженых туш, выходящей в коридор. Температура воздуха в камере t_кам=-20°С (плотность воздуха ρ_в = 1,35 кг/м³), температура воздуха в коридоре t_кор = 0°C (плотность воздуха ρ_в =1,29 кг/м³) . Размер дверного проема - 1,7×2,2 м. Воздух для создания завесы забирается из коридора. Угол между направлением оси струи воздуха, выходящей из плоского сопла завесы, и плоскостью двери принимаем равным 30°.

Отношение площади отверстия сопла завесы к площади дверного проема обычно находится в соотношении

(2.37)

Так как завесы холодильных камер не несут тепловой нагрузки, то можно для их дверей брать минимальное отношение, т. е.

.

Для максимального уменьшения количества холодного воздуха, вытекающего из камеры через открытую дверь при действии завесы, целесообразно принять отношение

(2.38)

Так как V_пр =V_з +V_к т. е. через дверь проходит весь воздух, выходящий из щелевого сопла V₃, и воздух, прорываюшийся из камеры V_к, то равенство q=1 означает, что V_К , т.е.количество воздуха, прорывающегося из камеры, будет близко к нулю.

Коэффициент расхода воздуха через дверь при работе завесы по уравнению Эльтермана :

(2.39)

где D – коэффициент , определяемый по формуле

(2.40)

гдеq - отношение количества воздуха , подаваемого в завесу , к количеству воздуха , проходящего через двери;

μ₀ - коэффициент расхода воздуха через дверной проем при бездействии завесы (для дверей холодильных камер μ₀=0,8 );

F_Д - площадь дверного проема;

F_щ— площадь щели, через которую выходит струя воздушной завесы;

α – угол между направлением выхода струи завесы и плоскостью дверного проема;

γ_з – плотность воздуха , подаваемого в завесу;

γ_см – плотность смеси воздуха камеры и завесы;

В связи с тем что воздух из камеры протекает через дверь в малом количестве, можно с достаточной для расчета точностью считать

γ_з= γ_см= γ_н (2.41)

Таким образом

Количество воздуха, которое будет проходить через дверь при работе завесы, можно найти, предполагая, что высота нейтральной зоны h_н.з. равна высоте дверного проема Н:

(2.42)

где b = 1.7 м – ширина дверного проема;

H = 2,2 м – высота дверного проема;

μ = 0,176 – коэффициент расхода воздуха через дверной проем;

g = 9.81 м/с² – ускорение свободного падения;

м³/с

Поскольку V_ПР =V_З, то через щелевое сопло должно проходить также V_З = 0,62 м³/сек воздуха.

Площадь отверстия щелевого сопла

(2.43)

м²

Если считать длину щелевого сопла равной ширине дверного проема 1,7м, то ширина сопла, т.е l_щ = b =1,7 м , то ширина сопла

(2.44)

м

Скорость выхода воздуха из сопла

(2.45)