СБОРНИК
ПРИМЕРОВ
РАСЧЕТОВ
И ЛАБОРАТОРНЫХ
РАБОТ ПО КУРСУ
« ХОЛОДИЛЬНОЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ»
Допущено Министерством высшего и среднего специального
образования СССР в качестве учебного пособия для сту-
дентов высших учебных заведений, обучающихся по специ-
альности «Технология консервирования продуктов».
МОСКВА
«ЛЕГКАЯ И ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ»
1981
ББК 31.392
С 23
УДК 621.56/.5Э (075.8)
М. М. Голянд
Б. Н. Малеванный
М. 3. Печатников
В. Т. Плотников
С 23 Сборник примеров расчетов и лабораторных работ по
курсу «Холодильное технологическое оборудование»
/[М. М. Голянд, Б. Н. Малеванный, М. 3. Печатников,
В. Т. Плотников]. — М.: Легкая и пищевая пром-ст.,,
1981. — 168 с.
В книге приведены расчеты холодильного технологического оборудования,,
предназначенного для охлаждения, замораживания, размораживания и хранении
скоропортящихся пищевых продуктов. Кроме того, в ней изложены методические
разработки к лабораторным работам по системам воздухораспределенпя камер!
хранения пищевых продуктов и лабораторные работы, связанные с определенном
основных технических характеристик камер охлаждения мяса в полутушах и их
воздухоохладителей, а также характеристик воздушных плиточных и криоморо-
зильпых* аппаратов.
Предназначена для студентов вузов, обучающихся по специальности «Техно-
логия консервирования продуктов».
30316—053
С------------ 53—81 (П. П.) 2303050000
044(01)—81
ББК 31.392
6П2.28
Рецензенты: кафедра холодильных установок Одесского техно-
логического института холодильной промышленности (д-р техн,
наук, проф. II. Г. Чумак, канд. техн, наук С. Ю. Ларьяновскип),.
д-р техн, наук, нроф. Э. И. Каухчешвнли.
(g) Издательство «Легкая в пищевая
промышленность», 1981 г..
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий «Сборник примеров расчетов и лабораторных работ по курсу
«Холодильное технологическое оборудование» является пособием при про-
ведении практических занятий и лабораторных работ. Сборник могут
использовать дипломники и инженеры, занимающиеся вопросами проекти-
рования оборудования для холодильной обработки и хранения пищевых
продуктов.
Примеры расчетов и лабораторные работы, помещенные в данной книге,
базируются па теоретических материалах, изложенных в учебнике «Холо-
дильное технологическое оборудование».
Учитывая, что сборник примеров расчетов и лабораторных работ пред-
назначен главным образом для студентов вузов, материал расположен
в возрастающей сложности. Все задачи имеют ответы, а значительная часть
их подробные решения.
Настоящее учебное пособие предназначено для студентов вузов,
обучающихся по специальности «Технология консервирования продуктов».
Авторы считают полезным привести в приложении ряд вспомогатель-
ных материалов, используемых при решении примеров и задач.
Примеры расчетов 1—7 н лабораторные работы 1—3 написаны
М. 3. Печатниковым, примеры расчетов 8, 11, 13, 22, 23, 24 и лаборатор-
ные работы 4 и 5 — Б. Н. Малеванным, примеры расчетов 9, 10, 12, 16, 18,
25 п 26 В. Т. Плотниковым, примеры расчетов 14. 15, 17, 19. 20, 21 и лабо-
раторные работы 6—9 — М. М. Голяндом.
Авторы выражают благодарность всем рецензентам за ценные замеча-
ния н полезные советы при подготовке учебного пособия к изданию.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ХОЛОДИЛЬНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ ПИЩЕВЫХ
ПРОДУКТОВ
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ СИСТЕМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
В ОХЛАЖДАЕМЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
1.	Системы воздухораспределения в камере охлаждения мяса
с воздушным душированием
В камере охлаждения мяса с воздушным душированием сопла (6 шт. на
1 м воздуховода) расположены в шахматном порядке. Для обеспечения
заданной продолжительности охлаждения скорость движения воздуха
в зоне расположения бедренной части должна составлять wxm — 2 м/с-
Требуется определить начальную скорость движения воздуха, выходя-
щего нз цилиндрических сопел.
На участках, находящихся относительно близко от сопел, как это имеет
место в камерах холодильной обработки мяса в полутушах, струн можно
рассчитывать по закономерностям свободных струй.
В зависимости от осевой скорости струи значение начальной скорости
движения воздуха, выходящего нз сопла, для одиночной струи определяют
по уравнению
wx	0,48
~ ‘, (1>
Wn	а-гХ
°	Д-0,145
do
где — осевая скорость и — начальная скорость движения выходящего
из сопла воздуха, м/с; х — расстояние от сопла до рассматриваемого сече-
ния, м (х=1 м); do — диаметр сопла, м (</о=О,О5 м); ат — коэффициент
турбулентной структуры струи (ат =0,076).
Значения коэффициентов турбулентной структуры струн в зависимости,
от типа сопла приведены ниже.
Коническое	0,066—0,071
Цилиндрическое	0,076
Плоское	[ 0,09—0,12
Плоское с направляющими лопатками 0,15—0,2
Для одиночной струи между средней скоростью струи и осевой ско-
ростью существует следующая зависимость! Wxm~ 0,47 wx.
При расположении шести сопел на 1 м воздуховода скорость движения
воздуха в зоне расположения бедренной части с учетом слияния струй
С достаточной для практических расчетов точностью можно считать равной
w'Xm=°’7wx-
4
В этом случае
0,336
_0 7	0,48
Wn	d-rX	w-г-д.
°	-+0,145	-^— + 0,145
do	d0
Тогда
w .
хт
Wo =
0,336
'0,076-1,0
, 0,05
0,336
= 9,91 м/с«10,0 м/с
2.	Системы воздухораспределения в камере замораживания
мяса с воздушным душированием
В камере замораживания мяса с воздушным душированием расстояние
от сопла до центра бедра полутуши х— 1 м. Сопла (9 шт. на 1 м воздухо-
вода) диаметром rfo=O,O5 м расположены в шахматном порядке. Скорость
движения воздуха в зоне расположения бедренной части должна состав-
лять wvm = 3 м/с.
При расчете требуется определить начальную скорость движения воз-
духа, выходящего из сопел.
При размещении девяти сопел на 1 м воздуховода среднюю скорость
движения воздуха в зоне расположения бедренной части с учетом слияния
струй можно считать a>'JM=0,9tdi.
В этом случае
™'х,п	0 g 0,48 0,432
wn ’ а,х ,	atx . _
0	—+0,145	—?~ +0,145
do	d0
Начальную скорость движения воздуха, выходящего из сопел, находят,
решая уравнение относительно
w
хт
WQ = ----
—— + 0,145
. dp_________,
0,432
'0,076-1,0
. 0,05
0,432
= 11,56 м/с » 11,6 м/с.
3.	Системы воздухораспределения с ложным потолком в камере
с воздушно-радиационной системой
интенсивного охлаждения мяса
В камере с воздушно-радиационной системой интенсивного охлаждения
мяса скорость движения воздуха в зоне расположения бедренной части
должна быть wXTO=l,6 м/с. Воздух распределяется через щелевые сопла
ложного потолка. Ширина сопла fe=2feo=O,O3 м, а длина /=0,6 м. Центр
бедренной части полутушн находится на расстоянии х=1,1 м от щеле-
вого сопла.
При расчете требуется определить начальную скорость движения воз-
духа, выходящего из щелевого сопла ложного потолка.
Средняя скорость движения воздуха в зоне расположения бедренной
части равна средней скорости движения струи в этом сеченни. Поэтому
начальную скорость движения воздуха, выходящего из щелевого сопла
ложного потолка, можно найти из уравнения средней безразмерной скорости
5
струи
W0
(2)
Для щелевого сопла с соотношением сторон
турбулентной структуры струи ат = 0,12.
Тогда
1
— коэффициент
— 5,92 м/с ~ 5,9 м’с.
-5-0,41
0,82
4.	Системы воздухораспределения в камере замораживания мяса
В камере замораживания мяса воздух распределяется через попереч-
ные (радиальные) щелевые сопла. Размер щелевого сопла 30x150 мм.
На 1 м воздуховода расположено восемь щелевых сопел. Расстояние от
щелевого сопла воздуховода до центра бедра полутушн 0.6 м. Скорость
движения воздуха в зоне расположения бедренной части должна состав-
лять u)v,„ = 3 м/с.
При расчете требуется определить начальную скорость движения воз-
духа, выходящего из щелевых сопел.
Так как в данной системе слияние струп начинается только на расстоя-
нии 0.6 м, необходимую среднюю скорость движения воздуха, выходящего
из щелевого сопла, можно определить из уравнения средней безразмерной
скорости одиночной плоской струи.
b 30	1
Для щелевого сопла с соотношением сторон ~j~ ~	коэффи-
циент турбулентной структуры струи пт равен 0.09.
Тогда согласно уравнению (2)
w0 =
f (1,09-0,6
0,015
4-0,41
0,82
— 7,32 м/с ^г. 7,3 м/с.
5.	Бесканальная система воздухораспределения в камере
хранения
Габаритные размеры камеры хранения охлажденных продуктов одно-
этажного холодильника при бескапальиой системе воздухораспределения
18x15x6 м. Балки высотой 1,2 м проходят параллельно меньшей стороне
камеры на расстоянии 6 м друг от друга (рис. 1). Общий теилонриток
в камеру QO = 28 кВт. Температура воздуха в камере /н =—2° С, а относи-
тельная влажность <рк=85По-
требуется определить количество подаваемого в помещение воздуха V'o
и диаметр сопел для сосредоточенной подачи воздуха.
Схему распределения воздуха принимаем в соответствии с рис. 1.
Количество подаваемого в помещение воздуха
„ Q»	28,0	.
Ул ~; ------------ == ----------------- — 0.623 мл С ,
° ек(/к-Ч)	1,29(4,49 - 0,63)
(3)
6
где рк — плотность воздуха в камере, кг/м3 (при tK=—2° С и <ри=85%
рк=1,29 кг/м3); iK, 1’1 — удельная энтальпия воздуха соответственно в ка-
мере (при /„=—2° С и <рк=85% 14=4,49 кДж/кг) н воздуха, выходящего
из сопла (если считать температуру воздуха, поступающего в камеру
/,=—5° С, а температуру поверх-
ности воздухоохладителя /о=10°С,
то 1'1 = 0,63 кДж/кг), кДж/кг.
Для обслуживания каждого ше-
стпметрового пролета предусмот-
рено одно сопло. Поэтому началь-
ный расход воздуха одной струи Vo
составляет
5,623
3
1,874
м3/с.
Считаем, что воздух будет по-
даваться в камеру через цилиндриче-
ские сопла. Если задаться начальной
скоростью движения воздуха, выхо-
дящего из сопла, w0=15 м/с, то мож-
но предварительно определить диа-
метр сопла
:-0,4 М.
Грузовой штабель укладывают в
помещении на расстоянии 0,3 м от
выступающих строительных кон-
струкций. Так как высота балки
1,2 м, расстояние между штабелем и
потолком
Рис. 1. Схема распределения возду-
ха в камере храпения при беска-
нальной системе воздухораспределе-
н н я.
//'=1,2 + 0,3 . 1,5 м.
V<)~ 3
Высота штабеля будет Hrv = HC!V—II'- 6,0—1,5=4,5 м ]//Г1,— вы-
сота штабеля (грузовая высота), //.Т1>— строительная высота камеры].
Ширина помещения В, обслуживаемого одной струей, равна ширине про-
лета, т. е. 6 м. Тогда не запятую грузом плошадь поперечного сечения
помещения определяют по формуле
= ВН' = 6-1,5 = 9 м-.
Длина струи равна расстоянию от кромки сопла до степы /,(.Т1> = 13.5 м.
Предельную дальнобойность струп в холодильной камере можно опре-
делить из приближенной зависимости
/стр < 4,6 р /7,! = 4,6|z Fn -= 4,6^9= 13,8 м.
Следовательно, при ЕСтр= 13,5< 13,8 м необходимая дальнобойность
струн обеспечена.
Поскольку при расчете камер храпения грузов в качестве технологиче-
ского требования, которое должна обеспечить система воздухораспределения,
принимают среднюю скорость обратного потока воздуха ш,-р. О6Р в конце
помещения, то за величину х в формуле для определения безразмерного
7
расстояния x =
arx
следует принять х=йо+1стр, где йо— расстояние до
полюса струи.
Прн коэффициенте турбулентной структуры струи ат =0,076 для цилин-
дрических сопел
rf(,	0,4
Л., = 0,145— = 0,145—^— = 0,76 м.
ас	0,076
0,076-14,26
= 0,361.
Таким образом, х=0,76+ 13,5= 14,26 м, а
1'9
Рекомендуемые значения средней скорости обратного потока воздуха
в конце помещения 0,3—0,5 м/с.
Считаем шср. обр = 0,5 м/с.
Относительную среднюю скорость обратного потока можно определить
по уравнению
Wq d0
ll,3xZ-1,-5l+'17v*-94-lT’.
(4)
По установленным данным, левая сторона уравнения (4) равна
^ср.оор	уГF„	0,5	у 9
Wq	do	15	0,4
а иравая сторона
Il	4-47.Г2—!*8.г8   [I 3 0 3611—И,5*0,3614-47-0,3612—98.0,361s  q 292
Причина неравенства правой и левой сторон уравнения (4) заключается
в том, что рапсе произвольно задавались начальной скоростью движения воз-
духа, выходящего из сопла, кд. Путем подбора этой величины можно
добиться равенства обеих частей уравнения (4). Подбираем Шо=11,8 м/с,
тогда:
4-1,874
л-11,8
= 0,45 м;
, _ 0,45
й0 = (|,14.>----— =0,86 м;
и 0,076
х = 0,86 + 13,5 = 14,36 м;
0,076-14,36
= 0,364.
Теперь
^ср.обр	0,5 Г 9
-------• 2—- = —-  = 0,282,
w0 do 11,8-0,45
. 11 ,зт,_ иi3.0i364,--'.«»««w-»w _#Л1.
Расхождение составляет менее 1%, что допустимо.
Следовательно, диаметр сопла равен 0,45 м.
8
6.	Одноканальная система воздухораспределения в камере
хранения
Камера хранения охлажденных продуктов оборудована одиоканальной
системой воздухораспределения.
Габаритные размеры камеры 48X18X4,2 м. Общий теплоприток в ка-
меру составляет (?О = 43,1 кВт. Температура воздуха в помещении
/>< =—2е С, а относительная влажность <р=85%.
При расчете требуется определить количество подаваемого в камеру
воздуха, число плоских (щелевых) сопел и начальную скорость воздуха,
выходящего из них.
Количество подаваемого в помещение воздуха Уо определяют по фор-
муле (3).
Тогда
43,1
VT =----------------------да8,6э м3/с.
1,29(4,49 — 0,63)	1
Для расчета принимают следующую схему распределения воздуха
(рис. 2). Нагнетательный канал проложен вдоль продольной оси помещения.
Рис. 2. Схема распределения воздуха в камере хранения при одноканаль-
ной системе воздухораспредслепия.
На каждой стороне пролета капала предварительно принимаем по шесть
щелевых сопел, обслуживающих свою часть помещения. Необходимая длина
струи равна половине ширины помещения за вычетом половины ширины
нагнетательного капала. Ширину нагнетательного капала принимают предва-
рительно 0,7 м.
9
(8,65)2
- ——	3,56 м2,
21
Тогда
£стр - 9.0 — 0,35 = 8,65 м.
Свободное сечение над штабелем равно
или
4,6	(4,6)2
т. е. ВН' = 3,56 м2.
Поскольку группу сопел, находящихся в шестиметровом пролете
(В = 6,0 м), можно считать как одно сопло, то свободная высота Н' над
штабелем груза должна быть не менее
ВН’	3,65
Н' .-------•= -J— л 0,6 м.
В 6
Таким образом, высота штабеля в камере составит
Нтр  He.cv--H' 4,2 — 0,6 3,6 м.
Примем //,|, = 3.5 м. Тогда //' = 4,2—3,5=0,7 м. а /’„ = 6-0.7 = 4,2 м2.
Обычно высота щелевых сопел Ь = 2Ь«—10=20 мм. Принимаем 26О =
= 10 мм = 0,01 м. Предварительно задаемся начальной скоростью движения
воздуха, выходящего из сопла, ш0=15 м/с.
Тогда общее сечение всех сопел будет
оощая ширина всех
/.)	0,576
— = --------= 57,6
260	0,01
В камере восемь
сопел
м.
пролетов. Таким образом, ширина сопла в про-
лете 7,2 м (57,6/8).
Половина сопел расположена на одной стороне нагнетательного канала
н половина — на другой. Следовательно, па каждой стороне капала ширина
сопел 3,6 м (7,2/2). С каждой стороны можно принять по шесть сопел
шириной 0,6 м (3,6/6), т. е. сечением 600X10 мм. Сопла снабжены направ-
ляющими лопатками, в связи с чем коэффициент турбулентной структуры
струи аг 0,2. Так как сопла в пролете расположены близко друг
к другу, их можно рассматривать как одно сопло с общей площадью щели
/щ = 6-0,6-0,01 =0,036 м2.
Плоская струя на расстоянии lOdo от сопла трансформируется в круг-
лую, и ее дальнейшее распространение характеризуется коэффициентом
турбулентной структуры струи для конического сопла а =0,066.
Величина эквивалентного диаметра
rf0 = ГЛ.1 = Г'0,036^0,19 м; 10rf0 = 10-0,19= 1,9 м.
После определения эквивалентного диаметра рассчитывают значения
безразмерных параметров: безразмерную характеристику свободного попереч-
ГЛ,
ного сечения помещения ----- и безразмерное расстояние х.
do
Безразмерная характеристика свободного поперечного сечения поме-
щения
Г л.
do
4,2
0,19
10,78.
10
Безразмерное расстояние
_ в Xi+eT (.V—_Vi)
X =------1----7=--------- ,
у Л.
где Xi — расстояние от полюса струи, на котором струя -р.-'нсформируется
в круглую; в связи с тем что высота сопла мала, можно пренебречь вели-
чиной Ло (расстояние от полюса сопла до выходного сечения сопла) и счи-
тать x1 = 10rf<>=l,9 м; х — расстояние от полюса струи до рассматриваемого
сечения.
В связи с тем что технологическим заданием обусловлена средняя ско-
рость движения обратного потока ш,.р. оср=0,.3 м/с в койне действия струи
л'=Л,.Т|>=8,65 м.
Тогда
_ 0,2-1,9 + 0,066 (8,65 — 1,9)
л- =------------===;---------— ---- 0,40.3.
1 4,2
Относительную среднюю скорость обратного потока можно определить
но уравнению (4).
Левая сторона уравнения равна
0,-3
— 10,78 .0,2156,
15
а правая сторона
11 ,3-0,403е ’“’5’°’4га •=-47-(’.4°з’ -96.0,403’ = Oj 15
При несовпадении величин обеих сторон уравнения его можно решить
с иомошмо метода последовательного приближения. Подобрано к'с=19 м/с.
Если оставить высоту толевых сопел без изменений, то их общая ширина
/	15 \
в пролете будет 2,85 м 1.3,6	Считаем, что количество сопел в про-
лете равно 5, тогда их ширина составляет 0,57 м (2,85/5).
Площадь щелевых сопел в пролете
/щ = 5-0,57.0,01 = 0,0285 м2.
Эквивалентный диаметр конического сопла do= 1/0,0285=0,169 м,
Ю</0 = 10-0,169=	1,69 м;
/Л.	/4/
—---— -- —----’----—	]9	13-
</„	0,169	’
-	0,2-1,69 + 0,066(8,65— 1,69)
х = -----!=0,389.
/4,2
Левая сторона уравнения (4)
0,3
— 12,1.3= 0,191,
19
а правая сторона
1 1 ,3-0,389е-П,5-0,389+ 47-0,389’-98-0,389’ = 0> 192
Таким образом, достигнуто удовлетворительное совпадение левой и
правой частей уравнения (4), что позволяет обоснованно выбрать начальную
скорость движения воздуха, выходящего из сопла, х'о=19 м/с.
11
По каждой из двух ветвей нагнетательного канала направляется воздух
в количестве
, V 8,65
Vo = — = — = 4,32а мз/с.
Если задаться скоростью движения воздуха в начале канала ш=8 м/с,
то его начальное сечение будет
„	4,325
« как —	—	— 0,о4 м2.
•w 8
При высоте канала 500 мм его ширина в начальном сечении
0,54
0,5
1,08 м.
Для равномерной подачи воздуха отношение площади сопел 27щ
У у
к площади канала не должно превышать 0,6, т. е. —-< 0,6.
^кан
рассматриваемом случае
F кан
Кроме того, площадь сечения канала в конце воздуховода должна
быть
^кан = (0.15-0,3)^ка„.
Если сохранить высоту канала постоянной, то ширина канала в конце
камеры при Г'.ан — 0,25FKaH может быть равной 0,27 м (0,25-1,08),
а сечение 270X500 мм.
7. Воздушная завеса для двери холодильной камеры
В камере храпения мороженых продуктов температура воздуха
/„=—20°С (плотность воздуха рк = 1,35 кг/м3), а в коридоре /Н=6°С
(плотность воздуха р„ = 1,29 кг/м3). Размер дверного проема В/7=1,7-2,2 м
(В-—ширина дверного проема, а Н — его высота). Воздух для создания
завесы забирается из коридора.
Определить размеры воздушной завесы, скорость движения воздуха,
выходящего из щелевого сопла, теплопрнток в камеру при действии воз-
душной завесы, а также сравнить его с теплопритоком, который имеет место
при отсутствии воздушной завесы.
Воздушную завесу можно рассматривать как дополнительное сопротив-
ление, уменьшающее поступление воздуха, который проходит через двер-
ной проем холодильной камеры. Оказываемое воздушной завесой проходу
воздуха сопротивление можно охарактеризовать коэффициентом сопротив-
ления £ пли коэффициентом расхода воздуха р = —
1 £
Коэффициент расхода воздуха через дверь при действии воздушной
завесы находят по формуле
_ У1 +4pog2£>— 1
12
тде D — безразмерный комплекс, определяемый по зависимости
Qcm .
•----sin а
бз
здесь Цо — коэффициент расхода воздуха через дверной проем при отсутст-
вии завесы (для дверей холодильных камер Цо=О,8); q — отношение коли-
чества подаваемого в завесу воздуха к количеству проходящего через двери
воздуха; Ряв, Рщ — площадь соответственно дверного проема и отверстия
щели, через которую выходит струя воздушной завесы, м2; р3, рсм— плот-
ность соответственно подаваемого в завесу воздуха и смеси воздуха камеры
и завесы, кг/м3; а — угол между направлением выхода струи завесы н плос-
костью дверного проема.
Через дверной проем проходит определенное количество воздуха VCp,
который состоит из смеси подаваемого в завесу воздуха Va и выходящего
нз камеры воздуха VK. Для максимального уменьшения количества холод-
ного воздуха, вытекающего нз камеры через открытую дверь при действии
завесы, целесообразно принять отношение
Уз
= 1.
V
Так как Vnp = VK+ V3, т. е. через дверной проем проходит весь воздух,
выходящий нз щелевого сопла, V3 и воздух, прорывающийся из камеры, lzK,
то равенство <7=1 означает, что количество прорывающегося из камеры
воздуха VK будет близко к нулю.
Отношение площади отверстия щелн завесы к площади дверного проема
Гщ 1	1
•обычно находится в пределах -----= — 4- ~. Для завес холодильных
10 Ю
,	FЩ	1
камер можно брать минимальное отношение, т. е. считать	—— =	*
'лв 40
Так как объемное количество выходящего нз камеры воздуха мало, при
действии воздушной завесы с достаточной для расчета точностью можно
считать, что рСм=Рз=Рп= 1,29 кг/м3.
Вследствие разности между давлениями воздуха в камере и вне ее
происходит торможение струи завесы и выходящий из камеры поток воз-
духа приобретает горизонтальное направление. Поэтому струю завесы на-
правляют в сторону камеры, причем угол между направлением струи завесы
и плоскостью дверного проема составляет 30—40° С. Принимаем а=30°.
Таким образом,
40 sin 30°
D =------------
1
= 40-0,5 = 20,
У 1 + 4-0,8- Р-20— I
0,176.
При определении количества воздуха, которое будет проходить через
дверь при действии воздушной завесы, можно предположить, что высота
нейтральной зоны Нв. 3 (переходная граница между воздухом, входящим
в камеру н выходящим из нее) равна высоте дверного проема:
2	1 /	О,,-— он
V„p = — BHV 1 / 2gH —-----------~ =
о	г	6см
= — 1,7-2,2-0,176
3
1,35 — 1,29
2-9,81-2,2 ------—-----= 0,62 мЧ/с.
13
Поскольку УПр=Уз. через щелевое сопло завесы должно проходить
также Уо = 0,62 м3/с воздуха.
Площадь сечения щелевого сопла
F,,,	1,7-2,2
=-----= ----------•= 0,093а м'2.
Если считать длину щелевого сопла равной ширине дверного проема
(/щ = В=1,7 м), то ширина сопла составит
,	Лц 0,0935
о = 2Ьа —---------~ 0,0.м м = оа мм.
/щ 1,7
Скорость движения воздуха, выходящего из щелевого сопла завесы.
Wo
F3
Лц
0,62
0,093а
6,63 м с.
Количество воздуха в струе завесы в месте ее Входа в дверной проем
можно определить по формуле для свободной плоской струи
GCTP = 1,2G, 1 /	0,41-1,69(/’з 1 / — + 0,205,
г *о	I !>
где лт — коэффициент турбулентной структуры струи для плоского сопла
воздушной завесы (от = 0,2); х— расстояние, пройденное струей до входа
в дверной проем, м; G.,—количество подаваемою в воздушную завесу воз-
духа, кг/с.
Расстояние, пройденное струей до входа в дверной проем, в случае
искривления струн можно определить как длину дуги
0,01745/7 ci 0,01745-2,2-30
х —-------------—----------------- “2,3 м.
sin а	sin 39°
Принимая, что количество подмешиваемого наружного воздуха GB
такое же, как п количество подсасываемого пз камеры воздуха GBn, будет
справедливо выражение
где 3 = 1,69 Л/ ~~~ + 0,205.
Исходя из уравнения теплового балланса, можно найти температуру
смеси струи воздушной завесы
В этом выражении
t / а,х	_ / 0,2-2,3
1,69 1/ —£—+0,205= 1,69 1/ -----~ 4-0,205 = 4,9.
у b	j О,0лл
14
Величину теплопритока в камеру QT. п при действии воздушной завесы
можно определить как теплоприток, затраченный на охлаждение воздуха,
который подается в завесу и подсасывается к ней со стороны коридора:
Qr.u	1) g -+-	—4-м) с = (3— 1)	(4 м— 4)ср =
0,62-1,29
— (4,9—1)-----------(—4,31 + 20) 1006 = 24559 Вт,
где с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг-К) [с= 1006 Дж/(кг-К)1-
Количество проникающего через открытую дверь камеры воздуха при
бездействии завесы (пли при ее отсутствии) можно рассчитать по формуле
Тамма
Vo=--u<)WB \/ И.,, (1—	0,8-1,7-2,21/ 2,2^1 ——)= 1,36 мЗ/с,
г \ и /	|<	\	279/
где Тк и Т„ — температура воздуха соответственно в камере и кори-
доре, К.
В этом случае проникающий в камеру теплоприток составит
Qr.„ = --' '.£•< (t„ — tK) 1 ,36-1,29- 1006 (6	20) = 45888 Вт.
Таким образом, наличие воздушной завесы уменьшает теплоприток
в камеру через дверной проем примерно в 2 раза.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ХОЛОДИЛЬНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
8. Оборудование камеры охлаждения мяса
с межрядными радиационными батареями
Камера охлаждения мяса в полутуша.х оснащена межрядными радиа-
ционными батареями. Производительность камеры С' = 24 т в сутки, скорость
движения воздуха в зоне расположения бедренной части шх»>=1,5 м/с,
температура воздуха /с = —4° С.
При расчете оборудования камеры охлаждения требуется определить
продолжительность цикла охлаждения, емкость и размеры камеры, количе-
ство подаваемого в камеру воздуха, тепловую нагрузку па холодильное
оборудование и площадь поверхности охлаждающих приборов, выполнить
компоновку оборудования камеры, а также рассчитать аэродинамическое
сопротивление движению воздуха в циркуляционном кольце и мощность
электродвигателей вентиляторов.
Продолжительность цикла охлаждения полутуши мяса в камере при
вынужденном движении воздуха можно определить по формуле
СоЪС lh— 4\1,5
s = 0,0962 I—-------И ,	(а)
«щ> V2 — 47
где Со — удельная теплоемкость мяса Дж/(кг-К) [с«=3373 Дж/(кг-К)];
б — толщина бедренной части полутуши, м (для полутуши массой 80 кг
6 = 0,20 м); р — плотность мяса, кг/м3 (р=1050 кг/м3) (см. приложение 1);
аПр — приведенный коэффициент теплоотдачи от поверхности охлаждаемого
мяса, Вт/(м2-К); tt, ti— температура в центре бедренной части соответст-
венно начальная Щ = 39°С) и конечная (/2 = 4°С), С.
Приведенный коэффициент теплоотдачи для камер охлаждения с меж-
рядными радиационными батареями (радиационная и воздушпо-радпациоипая
системы охлаждения) определяют по уравнению
«пр »= «к + «и + «s,	(R1
15
где ак, аи, а, коэффициент теплоотдачи соответственно конвективный,
при испарении влаги с поверхности охлаждаемой полутуши и радиацион-
ный, Вт/(м2-К).
Конвективный коэффициент теплоотдачи можно найти из уравнения
подобия вида
Nu = 0,33 Re0’58,
где Nu — число Пуссельта. Nu =
'' R
воздуха, Вт/(м-К); Re—число Рейнольдса,
кинематическая вязкость воздуха, м2/с.
Находят число Рейнольдса, если известно, что при tc =—4° С кинема-
тическая вязкость vB= 12,94- 10 е м2/с (см. приложение 2):
1,5-0,20
Re =-----—	= 23183.
акВ
(7), здесь 7.в — теплопроводность
Не =-------- (8), здесь vB —
vB
12,94-10 <>
Число Пуссельта
Nu = 0,33-23183о,58 = 112,28.
Тогда конвективный коэффициент теплоотдачи определяют из зависи-
мости (7).
Теплопроводность воздуха
/.и = 2,40-10 2 Вт/(м-К) и тогда
112,28-2,40-Ю—з
«к =-------—~----------= 13,47
при температуре	ic =—4° С составляет
Вт/(м2-К).
0,20
Радиационный коэффициент
рядными радиационными батареями
as = 3,786,
где 6 — коэффициент, зависящий от температурного режима работы камеры
теплоотдачи для камер охлаждения с меЖ-
можно определить из зависимости
охлаждения; g = --------------------, Тп, Тс — температура соответст-
*11 *б
вепно площади поверхности бедренной части полутуши и межрядных радиа-
ционных батарей, К; tn, to — температура соответственно площади поверх-
ности бедренной части полутуши и межрядных радиационных батарей, ° С.
Температура площади поверхности бедренной части полутуши за цикл-
охлаждения в камерах с радиационными батареями составляет (П=4+-6°С.
Тогда
Г„= 5 4-273 = 278 К.
Температуру площади поверхности межрядиых радиационных батарей*
покрытых инеем толщиной 5—7 мм, можно рассчитать по зависимости
/б = (0 4-(2-г-3)°С,
где /о—температура кипения холодильного агента, с С.
Температуру кипения аммиака в батареях принимаем io——17° С.
В этом случае температура площади поверхности межрядных радиационных
батарей tc,=—174-2 = —15° С, пли /в =—154-273 = 258 К.
II тогда
6 =
.5 4- 15
= 0,776.
16
Радиационный коэффициент теплоотдачи
аЛ = 3,78-0,776 = 2,93 Вт/(м2-К).
В камерах охлаждения мяса с воздушно-радиационной системой
величина коэффициента теплоотдачи испарением ориентировочно составляет
аи=1,4+1,5 Вт/(м2-К). Тогда, принимая аи=1,58 Вт/(м2-К), найдем
приведенный коэффициент теплоотдачи от поверхности охлаждаемого мяса.
cflip= 13,47+ 1,5 +2,93= 17,90 Вт/(М2-К).
Продолжительность охлаждения согласно формуле (5) составит
39 + 4V’5
’ = 47160 с = 13 ч.
т = 0,0962
3373-0,2.10.50
f-4
17,90
Если принять, что камера охлаждения работает с периодической за-
грузкой и выгрузкой мяса, то в этом
цикла охлаждения составляет
случае продолжительность рабочего
(9)
“ * “Г <-э.в»
где Тз. в — продолжительность загрузки
Продолжительность загрузки и
2—4 ч.
Принимаем тэ. в=2,0 ч. В этом случае продолжительность рабочего
цикла охлаждения мяса будет
т„ - 13,0 + 2,0 = 15 ч.
Емкость камеры охлаждения
<7'т„	24-15
G =-----— =-------= 15 т,
24	24
где С — производительность камеры охлаждения, т в сутки.
Строительная площадь поверхности пола камеры
G 15-1000 „
= 60 М2,
и выгрузки камеры мясом, ч.
выгрузки камер мясом составляет
(10>
250
(11)
где gr — норма нагрузки, отнесенная к 1 м2 строительной площади камер,
кг/м2 (£+=225+250 кг/м2).
Длину подвесных путей, на которых находится мясо в процессе его
охлаждения в камере, определяют по формуле
G 15-1000
(12)
= 53,57 м,
Л. =—
где gi — норма нагрузки, отнесенная к 1 м подвесного пути, кг/м
(£/=280 кг/м).
В камере размещаем шесть ви-
ток подвесного пути длиной 9 м каж-
дая, пли всего 6X9=54 м.
Расстояние между нитками под
веского пути в плане (рис. 3) с уче-
том размещения межрядпых радиа-
ционных батарей принимаем 900 мм.
Камеру охлаждения мяса распо-
лагаем в строительном прямоуголь-
нике размером 6Х 12 м. Часть строи-
тельной площади камеры будет за-
нимать сухой постаментный воздухо-
охладитель.
280
Рис. 3. Камера охлаждения мяса с
нитками подвесного пути.
17
Полагаем, что системой воздухораспределения в камере охлаждения
является ложный потолок. В камеру воздух попадает через щелевые сопла,
образованные подшивкой ложного потолка. Сопла располагаются вдоль
ниток подвесного пути. Ширину сопла (щели) принимаем равной 40 мм,
длину сопла — 600 мм, а промежуток между соплами — 300 мм.
В камере сопла разметены так, что наиболее толстая часть полутуши
находится па расстоянии 1100 мм от них.
Начальную скорость движения воздуха, выходящего из сопла, кото-
рая необходима для создания скорости движения в зоне расположения
бедренной части шх,„ = 1,5 м/с, можно найти из формулы (2)
, Г0,12-1,1
1/ —-------— + 0,41
V 0,02
®Г; — 1 ,5 --------------------- - 4,84 М С.
и	0,82
В камере предусматривается семь рядов сопел (при шести нитках под-
весного пути).
В каждом ряду сопла расположены па участке длиной 9 м. При раз-
мере сопел 600 мм и промежутке между ними 300 мм в одном ряду раз-
местится 10 шт. [9000/(600+300)]. Обшее количество сопел в камере 70 шт.
(10-7). Площадь сечения одного сопла /с = 0.6-0,04 = 0,024 мг. Площадь
сечения всех сопел камеры /•'щ = 70-0,024= 1,68 м2.
Количество подаваемого в камеру воздуха
Уо “	4,84-1,68 = 8,13 м’/с = 29270 мЗ/ч.
Тепловую нагрузку на холодильное оборудование камеры определяют
по уравнению
•Qo Qi + Q-2 4- Qi •	(*3)
Qt, Qi, Q<. — теплоприток соответственно через ограждения камеры и от
охлаждаемого в камере мяса, а также эксплуатационный теплоприток от
электродвигателей вентиляторов, Вт.
Теплоприток через ограждения находится по зависимости вида
Qi = YkaiFaAtHi,	(14)
где kK.—коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м2-К):	—пло-
щадь поверхности ограждения, м2; \t„. -разность между температурами
вне камеры и внутри охлаждаемого помещения, ° С.
Считаем, что три боковых ограждения камеры и верхнее перекрытие
граничат с помещениями, температура в которых равна ztO°C. Одна боковая
стена является наружной, ориентированной на север, расчетная температура
наружного воздуха 30° С. Пол лежит па грунте.
Коэффициент теплопередачи всех внутренних ограждений составляет
0,58 Вт/(м2-К), а наружной стены — 0,35 Вт/(м2-К).
Площадь поверхности торцевой степы камеры при строительной высоте
помещения 4,8 м составит 28,8 м2 (6-4,8).
Площадь поверхности боковой стены
12-4,8 = 57,6 м2.
Площадь поверхности верхнего перекрытия
6-12 = 72 м2.
Теплоприток через ограждения
Qj = 0,58 (2-28,8 + 57,6 + 72)4 + 0,35-57,6-34 = 1119,7 Вт.
Теплоприток от охлаждаемого в камере мяса
,-3.,03з=46765 Вт,
т	471о0
18
где tj, is — удельная энтальпия соответственно поступающего на охлажде
ние мяса (при <1=39°С i> = 35860 Дж/кг) и охлажденного мяса, Дж/кг
(при 1_=4°С	12=245 500 Дж/кг) (см приложение 3), Кя— коэффициент
учитывающий неравномерность тепловой нагрузки в процессе охлаждения
мяса в камерах с периодической нагрузкой продуктом (К.,= 1,15—1,30)
Эксплуатационныи теппоприток от электродвигателей вентиляторов
в камере холодильной обработки ориентировочно составляет (0,1—0,2) Q2
Для камеры с воздушно радиационной системой Q4 принимаем равным
10% от Q2 и тогда
<?4 = 0,1 46765 = 4676 Вт
Тепловая нагрхзка на холодильное оборудование камеры составит
Qu — 1119,7 л- 46765 -4676 - 52560 Вт.
Тепловая на1рузка на холодильное оборудование оснащенной воздушно-
радиационной системен камеры час
тичпо отводи |ся межрядными радиа
1ИОННЫМН батареями а частично
во >ду' оох та дите тями
lloiaiaeM, что межрядные ра-
диационные батареи, установленные
в камере, монтируются на стандарт
чых штампованных панелей, приме-
няемых д 1Я плотов синя испарите
теи типа ПП
Принимаем что папе ш установ
лены по высоте в два ряда (возмо
жен и однорядный вариант бата
реи) При двухрядном расположении
элементов высота батареи состав
ляст с учетом размеров паровою
и жидкостною кот юкторов 1700 мм,
а при однорядном—800 мм
Птошадь поверхности 1 м
батареи /\, при двухрядном рас
положении элементов составляет
3 2 м2, а при однорядном —
1,6 м!/м
Длину о шоп межрядиои радиационной батареи принимают равной длине
нитки подвесного пути (9000 мм)
При шести нитках подвесного пути в камере можно установить семы
межрядных радиационных батарей обшей длиной 63 000 мм=63,0 м (7 9000)
Теплопередающая площадь поверхности этих батарей
Ft, 63 3,2 - 201,6 м2
Тспловмо нагружу па межрядные радиационные батареи можно найти
по формуле
Qb'Ff,qr,
|де qi —удельный теплосъем с 1 м2 теплопередающей площади поверх
пости межрядных радиационных батарей, Вт/м2
Зависимость удельною теплосъема с межрядных радиационных бата-
рей от скорости движения воздуха в зоне расположения бедренной части
полутуши представлена на рис 4 согласно которому при скорости движения
воздуха в зоне расположения бедренной части 1 5 м/с удельный теплосъем
для межрядной радиационной батареи, охлаждаемой аммиаком, состав
ляет q, =102 Вт/м2
В этом случае тепловая нагрузка на межрядные радиационные батареи
составит
Qb = 201,6 102 ~= 20563,2 Вт-
Рис 1 Зависимость удельного теп-
юсъема с межрядных радиациои
вых батарей от скорости движения
воздуха в зоне расположения бед-
ренной части полутуши
19
Тепловая нагрузка на воздухоохладитель
= Со — Об = ~ 52560 — 20563,2 = 31997 Вт.
Теплопередающую площадь поверхности воздухоохладителя рассчиты-
вают по формуле
где Ао—коэффициент теплопередачи аппарата, Вт/(м3-К) [для воздухо-
охладителей, выполненных из оребренных труб при скорости движения
воздушного потока в живом сечении 3,0—4,0 м/с, fcc=124-14 Вт/(мг-К)];
Л/т — средняя логарифмическая разность между температурами воздуха и
кипящего холодильного агента, ° С.
Среднюю логарифмическую разность между температурами можно найти
из зависимости
^т
(17)
In ~-----
<с~'0
где Л/о — разность между температурами воздуха, входящего в воздухо-
охладитель и выходящего из него, °C; t с — температура воздуха, входя-
щего в воздухоохладитель,
'' ' 	(18);
2
(20)
— температура воздуха, выходящего из воздухоохладителя,
< = 4--^-(19).
Разность между температурами воздуха, входящего в воздухоохладитель
и выходящего из него, можно иайти из зависимости
Vc)CBe,
где св — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг-К) [св = 1005 Дж/(кг-К)1;
рв — плотность воздуха, кг/м3 (при /< =—4° С р„ = 1,32 кг/м3).
Найдем численное значение разности между температурами воздуха,
входящего в воздухоохладитель и выходящего из пего,
31997
Ai0 =---------—---------= 2,93°С.
0	8,13-1005.1,32
Тогда температура воздуха, входящего в воздухоохладитель,
2,93
*с = -4+ —
= —2,53°С,
а температура воздуха, выходящего из пего.
,	2,93
tc = -4-~ =-5,47°С.
Средняя логарифмическая разность температур
9 Оч
Мт =---------:--------= 12,9°С.
—2,53+17
|П—5,47 + 17
20
Теплопередающая площадь поверхности воздухоохлажденкя в камере
31997
н0 ~ 12-12,914 = 204 Ы2
Принимаем, что в камере установлен односекционный воздухоохлади-
тель индивидуального изготовления из оребренных труб диаметром 32 мм.
Трубы оребрены спиральной лентой толщиной 1 мм и высотой 30 мм ирн
шаге оребрения 20 мм.
Площадь поверхности 1 м fi такой оребренной трубы состав-
ляет 0,69 м2/м.
Длина труб в секции воздухоохладителя
Гво	201
ZrP = —— = =-------= 295,65 м.	(21)
/1	0,69
Секция воздухоохладителя компонуется из отрезков соединенных
коллекторами пли калачами труб. Длиной отрезка трубы задаемся таким
образом, чтобы она была несколько больше расстояния между крайними
рядами сопел.
Так как принято семь рядов сопел с размером между рядами 900 мм,
расстояние между крайними рядами сопел в камере составит 5400 мм
(6-900). Тогда длина отрезка трубы /тр будет равна 5500 мм.
Суммарное количество отрезков труб в секции воздухоохладителя
Конструктивные размеры секции воздухоохладителя зависят от пло-
щади поверхности живого сечения канала, где размещаются трубы, из кото-
рых и выполнена секция.
Площадь поверхности живого сечения этого канала определяют
по формуле
Vr,
рк = — .	(23)
где Wn — скорость набегающего потока, или скорость в канале при отсутст-
вии в нем труб секции, м/с.
Скорость набегающего потока в канале у современных воздухоохлади-
телей составляет 2—3 м/с. Скорость набегающего потока в канале шя
принимаем 2,5 м/с, и тогда площадь живого сечения капала будет равна
Длина канала
= 1.су 4-21' = 5,500 4-2-0,075 = 5,65 м,	(24)
где /3 —зазор между трубами секции и торцевыми стендами канала, м.
Ширина канала
J3K	Р,-	3,25 г :	= -.	= 0,э7а м. Д- 5,65	(25)
«1	На такой ширине канала можно разместить Вк ,	0,575	_ =	— 1 =	— 1 ~ а рядов труб, S1	0,10а	(26)
21
где zii — количество труб по ширине капала; — расстояние между осями
труб по ширине канала, мм (sf=105 мм).
Полагаем, что количество труб по ширине канала 5 шт.
Тогда уточненную ширину канала В |( можно найти из зависимости
В' = S] («1— 1) + d„ + ‘2h +2l”3,
где dH — диаметр трубы, мм; h — высота ребра, мм.
Находим численное значение уточненной ширины канала
В'к = 105 (5— 1) + 32 + 2-30 + 2-10 = 532 мм.
Уточненная площадь поверхности живого сечения канала Fк
F'K = ZKBK = 5,650-0,532 = 3,57 м2.
Действительная скорость набегающего потока
Ро 8,13
»И.Д =	= — -2,27 м/с.
3,о7
Длина труб в одном горизонтальном ряду секции
Z’p = «iZTp = 5-5,5 = 27,5 м.
Количество рядов по высоте воздухоохладителя п2
(27)
(28>
(29 >
Фактическое количество труб по высоте воздухоохладителя принимаем-
равным л2=11 шт.
Габаритные размеры оребренной секции по высоте
Нс = (/Г2— 1) s-г + </„ + 2Л = (11 — 1) 115 + 32 + 2-30 = 1242 мм, (30).
где s2 — шаг труб по высоте секции, мм (s;= 115 мм).
Компоновка оборудования камеры с межрядными радиационными бата-
реями представлена на рис. 5.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в циркуляционном
кольце камеры АР можно определить по уравнению
ДР = ДРНО + ДРС + ДРг1> + ДР„Х + ДР„о„ + АРрас,
(31)
где ДРво — аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухо-
охладителя, Па; АР,.— статический напор перед соплами, Па; ЛРтр, АР»х,
ДРпов, АРрас — аэродинамическое сопротивление соответственно трепню
в канале при движении воздуха под ложным потолком, при входе воздуха
в воздухоохладитель, поворотов п при выходе воздуха из вентиляторов
в капал над ложным потолком, Па.
Аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя
прн шахматном расположении спирально оребренных труб (в интервале
числа Рейнольдса Re=£6-104) можно рассчитать по формуле
/ h \0,45 [ U \—0-72
ДРВО= 1,35п2( —|	(— ) Re °'24p„w2,	(32)
\ d„)	\ d„J
где [j — расстояние между ребрами с учетом снеговой шубы, мм; ю — ско-
рость движения воздуха в живом сечения секции, м/с, 1с=<ргс>пд.
Коэффициент сжатия, учитывающий размещение в сечении канала ореб
22
ренных труб, <р определяют по уравнению
(33)
где др — толщина ребра, м (дР = 0,001 м).
Рис. 5. Компоновка обо-
рудования камеры с
ыеждряднымп раднаци-
онными батареями:
/- — паста мсптный воздухо-
охладитель; 2 — осевой вен-
тилятор; 3 — подшивка лож-
ного потолка; 4 — межряд-
ные радиационные бата-
реи; 5 — поддон; б — сливной
стоик; 1 — полутуша; 6 —
плоские сопла; 9—подвес-
ной путь
Расстояние между ребрами с учетом снеговой шубы рассчитывают
по формуле
U = t — 6р — 26и = 0,020 — 0,001— 2-0,002 =0,015 м,	(34)
где / — шаг оребрения, м: би — толщина выпавшего иа оребренных секциях
инея, м (би=0,002 м).
Находим численные значения:
0,105 /	0.001Х
____________0,032\ + 0,015/___________
0,105	/0,105	2-0,03X 0,001
0,032	1 + \0,032— ~ 0,032 / 0,015
•w = 1,55-2,27 = 3,52 м’с.
Число Рейнольдса рассчитывают ио формуле (7). Определяющим
размером является наружный диаметр оребренной трубы dH = 0.032 м.
23
Кинематическую вязкость воздуха vB находят при температуре кипеппк?
холодильного агента в трубах воздухоохладителя (при to=—17° С)
„	3,52-0,032
Re =------—------= 9а01.
11,8э- 1О~6
Аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохла-
дителя
^Р«о~ 1,35-11
'О,О39\о>45 /0,015\—0,72
-5—I	95О1~0,24-1,32-3,522 = 65,5 Па.
Статический напор перед соплами
“'о	4,842	_ „
~ 2?2	2-0,72 ,.32 = 31,э4 Па,
(35>
2<?о
где <ро — коэффициент скорости истечения из сопла (<ро=0,7).
Аэродинамическое сопротивление трению в канале при движении воз-
духа под ложным потолком находят по зависимости
(36:
Л D X	WhR „
Д-* гр — Атр . • о Он,
аэ 2
где Лтр — коэффициент трения по длине (для воздуха ZTp=0,025);
/,< — длина канала, м (Z„=9 м); d-.,— эквивалентный диаметр сечения канала.
4FK
d3 = —-— (3/), здесь Fk — площадь поверхности сечения канала, м2;
4/к
— периметр канала, м.
Находим численное значение эквивалентного диаметра сечения канала.
4-5,650-0,532
rf3 = — _	;— =0,9/ м.
2(5,65 + 0,532)
Тогда АРтр
9,0	2,722
ДРтР= 0,025	- —£—1,32 = 1,13 Па.
Аэродинамическое сопротивление при входе воздуха
тель находят по формуле, полагая, что £вх = 0,5:
в воздухоехлади-
“'йд	2,272
ДРвх - £вх 2 Ов= 0,5	-	1,32 = 1,1 Па.
Аэродинамическое сопротивление поворотов
“'ид	_ 2,272
Д^иов ~ г^лонВиов Qb : 2-1,5	?	1,32 = 10,2 Па,
(38>
(39)
в циркуляционном
и выходе из него
поворотов
где г/пов — количество поворотов, которые делает воздух
канале камеры (при входе воздуха в воздухоохладитель
Ппов=2); гпов — коэффициент местного сопротивления
(ёгюв— 1,5).
Аэродинамическое сопротивление при выходе воздуха из вентиляторов
в канале над ложным потолком определяется коэффициентом местного
сопротивления gpac, который зависит от отношения суммы площадей выход-
ных сечении вентиляторов FB и площади сечения канала FK.
24
Для того чтобы обеспечить заданную скорость движения воздуха,
выходящего из сопел, необходимо подавать в камеру охлажденный воздух
з количестве Уо=8,13 м3/с. Согласно каталогу устанавливаем четыре осе-
вых вентилятора МЦ-7 с диаметром выходного отверстия кожуха 700 мм.
В этом случае отношение площадей составит
0,72
4л ------
FK 5,65-0,532
Для такого отношения площадей £рас=0,36. Скорость движения воз-
духа в выходном патрубке вентилятора wB находят по формуле
4Vo 4-8,13
ге>и =---?— =------------—— = о,28 м/с,	(40)
лгф/,,	3,14-0,72-4	•	‘	/
где da—диаметр выходною патрубка вентилятора, м (dB=0,7 м);
Ли — количество вентиляторов (лв = 4 шт.).
Тогда аэродинамическое сопротивление при выходе воздуха из венти-
ляторов в капал над ложным потолком составит
9
wb	5,282
АРрае = £;>ае ~ Рв = 0.36 — ~ 1 ,32 G,61 Па.	(41)
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в циркуляционном
кольце
АР =65,59 4-31,54 4-1,13 4- 1,7 4-10,20 4-6,61 = 116,77 Па.
ПО
-V,
Мощность электродвигателей вентиляторов Ne можно определить
формуле
1’сДР
(42)
Чв
где Цв — КПД вентилятора.
По характеристике вентилятора МЦ-7 находим, что производительность
вентилятора 2,1 м3/с при напоре 200 Па обеспечивается при частоте вра-
щения крыльчатки 24 с-1 (1440 об/мин), а КПД вентилятора состав-
ляет г] в = 0,3.
Тогда мощность электродвигателей четырех вентиляторов будет равна
8,13-116,77
Ne = ------^“7"--- - 3164 Вт.
0,3
При тепловом расчете камеры эксплуатационный теплопрпток от
электродвигателей вентиляторов Q-. был принят 4676 Вт. Расхождение
расчетной и принятой величин теплопрптока Qi составляет около 10%,
что исключает корректировку площади поверхности охлаждающих приборов
камеры.
9. Системы для предварительного охлаждения рыбы
Производительность системы для предварительного охлаждения рыбы
в холодной воде G'=5000 кг/ч=1,39 кг/с, начальная температура рыбы
П = 25°С, а конечная /2=3°С. Начальная температура охлаждающей воды
(хладоносптеля) ts =0°С, температура хладоносителя на выходе из бункера-
рыбоохладителя t3 =2° С.
25
Система водоохладителя и бункера-рыбоохладптеля выполнена раз-
дельно.
В качестве хладоносителя принята морская вода с температурой замер-
зания t,r,=—2,1° С.
Полагаем, что в принятой системе охлаждается морской окунь. Масса
одной рыбы gP—0,53 кг, плотность рр=1000 кг/м3 и объем Г'г,=
= 0,53-10-3 м3.
Относительные размеры морского окуня составляют (см. приложение 4)
Lv
—к-= 0,44;	----= 5,78;	—=0,0189,
S	2«	S
где Fp — плошадь наружной поверхности рыбы, м2; Lp — длина рыбы, м;
2а — максимальная толщина рыбы, м.
При расчете системы предварительного охлаждения рыбы требуется
определить продолжительность охлаждения рыбы, вместимость бункера-
рыбоохладптеля, теплопрпток при охлаждении рыбы, расход хладоносителя,
размер бункера-рыбоохладптеля, тепловую нагрузку на водоохладитель
(испаритель) и его теплопередающую плошадь поверхности.
Продолжительность охлаждения рыбы состоит нз двух периодов:
первый — до регулярного режима и второй — регулярный режим.
Продолжительность охлаждения первого периода tj находят из зави-
симости
ГоВ!„
Т] =--------
а,,
где Fo — число Фурье;	Р.г,—эквивалентная	толщина
Rv =----- (44); «р — температуропроводность рыбы, м2/с.
6
Эквивалентный диаметр рыбы рассчитывают по формуле
Vp-6
d3 = ------.
Fv
Площадь наружной поверхности рыбы
Л> = 0,44£2,
(43>
рыбы, м;
(45>
Rv
Lv =
0,53- Ю -з
—-----------= 0,304 м,
0,0189
Находим численные значения:
- 0,44-0,3042 = о ,04066 м2;
0,53-10 3-6
0,04066
0,0782
= 0,01303 м.
= 0,0782 м;
6
Число Фурье
арт
Г°"~ЙГ'
(46>
дэ —
26
где av =-------- (47); ^р— теплопроводность рыбы, Вт/(м-К) [при сред-
П'Ов
-	25 4-3
ней температуре рыбы t,, =—-—= 14°С >.р=0,43 Вт/(м-К)]; ср— удель-
ная теплоемкость рыбы, Дж/(кг-К) [ср=3730 Дж/(кг-К)].
Находнм численное значение
0,43
а... --=---------~ 0,11с•
? 3730-1000
10~6 м2/с.
Значение числа Фурье для первого периода охлаждения зависит от
числа Бпо Biг, которое можно определить по формуле
aRv
Bi v —
Z.p
(48)
где «— коэффициент теплоотдачи от поверхности рыбы к теплоотводящей
среде, Вт/(№-К).
Коэффициент теплоотдачи можно найти из уравнения подобия вида
Nu = 0,023 Re°’8Pr°>43.	(49)
Примем скорость фильтрации отнесенного к полному сечению рыбоохла-
днтеля потока воды щ,|, = 0,1 м/с. Порозность слоя рыбы в выполненном
в виде бункера рыбоохладителе составляет е = 0,5.
Средняя температура хладоносителя
t	(|J. 9
is —--------— = —= 1 °C.
2	2
Число Рейнольдса для условии охлаждения рыбы в бункерах с пороз-
иостыо слоя е можно записать в виде
ТО,./Э
Re = —------.
ev5
Для средней температуры хладоносителя t3 = loC кинематическая вяз-
кость v,=2-10~6 м2/с, теплопроводность Аа = 0,55 Вт/(м-К), число
Прандтля Рг= 14.
Тогда значение числа Рейнольдса составит
0,1-0,0782
Re -= —’----------= 7820.
0,5-2-10-6
Число Иуссельта
Nu = 0,023 (7820)0’814°’43 = 93,138.
Из уравнения (7) находим значение коэффициента теплоотдачи от по-
верхности рыбы к теплоотводящей среде
93,138-0,55
а —-------------— бэа ВтДм2-К).
0,0782	А
Число Био
655-0,01303
= 19,85.
27
При значении Bi„ = 19,85 число Фурье для начального периода охлаж-
дения можно принять равным Fo=0,04. Тогда продолжительность первого
периода охлаждения рыбы составит
0,04-0,013032
0,115-10-6
=59,05 с.
В конце первого периода охлаждения средняя температура рыбы
=	(50)
6 —/
где в = —------z— (51) (при Bi„ = 19,85 я Fo=0,04 0= 0,83).
ч — ч
Тогда
?р = 25—0,83(25 — 1) = 5,08°С.
Продолжительност!, охлаждения второго периода тг определена по урав-
нению регулярного режима
1	^р — Ъ
Т2 = — In —----г— ,	(52>
т	t-i — is
Др
где т — темп охлаждения, т = —Кп. (53)
Яр
Критерий Кондратьева
Bi„	19,85
КП TrBi2 _х_ j 4з7 Bi„-J- 1	/19,852+1,437-19,85+1	°’
Тогда
0,115-10-6-0,965
0,013032
= 6,54-10—4 с-’
5,08— 1
г2 = „	.—Т~ In -------;— = Ю90 с.
6,54-10~4	3—1
Общая продолжительность охлаждения рыбы
т0= Ti + То = 59,03 + 1090 = 1149 с.
Продолжительность загрузки и разгрузки бункера-рыбоохладителя тэ. v
продуктом ориентировочно составит 600 с.
Тогда согласно формуле (9) продолжительность цикла
Тц = 1149 + 600= 1749 с.
Вместимость бункера-рыбоохладителя
Ор = G't„ = 1,39-1749 = 2431 кг.	(55>
Количество отводимой при охлаждении рыбы теплоты
Q = ОрСр (Л — 6) = 2429-3730 (25 — 3) = 199324 кДж.
Теплоприток при охлаждении рыбы
28
Массовый расход хладоносителя (воды)
<?2	Н4
=-------—--------=-------------= 14,73 кг/с
3,87(2-0)
(56)
где св — удельная теплоемкость хладоносителя, кДж/(кг-К) [cs =
=3,87 кДж/(кг-К)].
Объемный расход хладоносителя
Gs 14,73
F‘ = ^ = ^^I4’73-IO"3W3/C- <57>
Размеры бупкера-рыбоохладителя находят, исходя из следующего.
Если считать, что количество проходящей через водоохладитель воды состав-
ляет V,, то сечение бупкера-рыбоохладителя будет
	14,73-10-3
/с =		0,1	-0,147 м2.	(58)
Задаваясь высотой бупкера-рыбоохладителя /7=1,5 м, его ширина
составит
/с	0,147
В^-^ = ---------= 0,098 м.
Н 1,5
Тогда объем активной зоны
GP	2429
Уакт =----------= -----------= 4,858 л3,
(1— e)ps 0,5-1000
(59)
а общая длина канала, следовательно, и бункера-рыбоохладителя будет
равна
VaKT 4,858
^ = -ТГ = о-ЛГ7- 33 м-
В связи с тем что для судовых условий такая длина бункера-рыбо-
охладителя неконструктивна, установим в нем внутренние перегородки
с числом каналов п=12, и тогда активная длина бункера-рыбоохладителя L
составит
£ __ -^общ
п
33
"12
= 2,75 м.
Примем /.=2,8 м.
Тогда ширина бупкера-рыбоохладителя
В = п (Ь + 6Л) = 12 (0,098 + 0,02) = 1,4 м.
Тепловую нагрузку на водоохладитель находят по формуле, аналогич-
ной формуле (13).
Теплоприток через ограждение бункера-рыбоохладителя определяют по
уравнению (14).
Площадь наружной поверхности бункера-рыбоохладителя
Fn = 2(LB + LH + В//) = 2 (2,8-1,4+2,8-1,5 + 1,5-1,4) = 20 м2.	(60)
Коэффициент теплопередачи ограждений бупкера-рыбоохладителя прини-
маем /гн=0,5 Вт/(м2-К), а температуру наружного воздуха /н = 30°С,
тогда Qj=O,5-20-29=290 Вт.
29
Дополнительные теплопритоки к бункеру-рыбоохладителю примем в раз-
мере 10% от Q?
Q4 = 0,1-114 = 11,4 кВт.
Тогда Qo = O,29+114+11,4= 125,7 кВт.
Теплопередающую плошадь поверхности испарителя для охлаждения
хладоносителя определяют по формуле
где ka — коэффициент теплопередачи панельного испартгеля типа ИП,
Вт/(м2-К) [йц = 400 Вт/(м2-К)];	—средняя логарифмическая разность
температур, определяют по формуле, аналогичной формуле (17).
Полагая, что температура кипения холодильного агента /о = —5Э С,
2—0
=	- =а,94° С.
Тогда теплопередающая площадь поверхности испарителя
125,7-1№	_
	— = ->3 м2.
"	400-5,94
Подбираем испаритель марки 60 ИП. Площадь поверхности тепло-
обмена 60 м2. Количество секции 12, объем испарителя У„=0,336 м3, его
масса 2218 кг.
10. Аппарат для охлаждения пищевых продуктов в вакууме
Аппарат для охлаждения белокочанной капусты в вакууме имеет произ-
водительность G' = 600 кг/ч = 0,167 кг/с. Начальная температура продукта
Рис. 6. Принципиальная схема аппа-
рата для охлаждения продуктов в
вакууме:
1 — водяной насос; 2 — конденсатор смеше-
ния оросительного типа; 3 — трубопровод
подачи холодной воды с форсунками; 4 —
вакуумный насос; «5 — компрессор; 6 —
вакуумная камера; 7 — контейнер.
/,=25° С, а конечная t< = 33C.
Масса одного вилка капусты g„? =
= 2,2 кг. а диаметр rf„|, = 0.2 м.
Принципиальная схема аппарата
для охлаждения продуктов в ва-
кууме показана иа рис. 6.
При расчете аппарата требуется
определить теплоприток от продукта
при его охлаждении, вместимость
аппарата, размеры вакуумной ка-
меры и контейнера, количество
водяного пара, удаляемого из ва-
куумной камеры, расход подаваемой
в конденсатор воды, тип и размеры
конденсатора и число форсунок.
Теплоприток от продукта при
его охлаждении находят по формуле
С2 = О'91,1>>	(62)
где «/пр — удельное количество теп-
лоты. отводимой от 1 кг продукта,
Дж/кг.
30
Тогда
q„р = спР (G — t >) = 1380 (25 — 3) = 30 360 Дж/кг,
где cnr, — удельная теплоемкость продукта, Дж/(кг-К) [для белокочанной
капусты сП|>=1380 Дж/(кг-К)].
Находим численное значение
Q1 = 0,167-30 360 = 5070 Вт.
Удельное количество воды, которое необходимо испарить с поверхности
капусты для ее охлаждения от 25 до 3° С,
^В.П
Янр
где Дг'в.п — теплота парообразования воды в условиях вакуумной камеры,.
кДж/кг.
На основании опытных данных при охлаждении капусты в вакуумной
камере от 25 до 30° С при давлении в пен 580—640 Па продолжительность
охлаждения составляет 16—24 мин.
Примем продолжительность охлаждения капусты т = 20 мин, а давление
в камере 610 Па. При этом давлении Ai„ п = г = 2501 кДж/кг (г — скрытая
теплота парообразования).
Тогда
30360
2501-103
= 0,0121
кг/кг.
Продолжительность никла охлаждения можно найти по формуле (9),
приняв т.|. ,, = 3 мни:
Tlt -= 20 -'г 3 - 23 мин - = 1380 с.
Вместимость аппарата находят по зависимости
С = О'т„ = 0,167-1380 = 230,5 кг.	(63>
Занимаемый продуктом объем
где рп — насыпная плотность продукта, кг/м3.
Насыпную плотность продукта шарообразной формы определяют сле-
дующим образом:
„	«.?,ip	6-2,2	-о- ,	, ,
QH =------= —_—— == о2о,4 кг/м3,
3,14-0,23
где gUp — масса единичного продукта, кг (для вилка капусты £Пр=2,2 кг);
d„p — диаметр единичного продукта, м (для вилка капусты массой 2,2 кг
£?пр —0,2 м).
Тогда
230,5
П„ч =-----= 0,439 м3.
52о,4
Так как капуста имеет шарообразную форму, при беспорядочной
укладке коэффициент использования грузового объема составит ~55%.
В этом случае объем тары (контейнера, в котором происходит охлаждение
31
капусты) составит
Принимаем, что соотношение сторон контейнера для охлаждения капусты
составляет
-7- = 1,5п
Тогда
,	3 / 1Л( I Г0,798
VK = 1 ,эВ и В,; = i / — = 1/ -— = 0,81м.
у 1,а У 1,э
Длина контейнера Тк= 1,5-0,81 = 1,215 м, а его высота Як = 0,81 м.
В качестве вакуумной камеры примем изолированный металлический
сосуд диаметром £>а=1,0 и длиной Та=1,5 м.
Количество водяного пара, удаляемого из вакуумной камеры, можно
найти из зависимости
GB.„ = G’g„M =0,167-0,0121 = 2,020-10“з кг/с.
Определим температуру пара в процессе охлаждения продукта. При
наличии соков капусты температура на ее поверхности не соответствует
равновесному давлению Ра=610 Па. Повышение равновесной температуры
водяного пара на поверхности капусты определим с помощью криоскопиче-
ского метода.
Температура замерзания соков капусты /ир=—Iе С. При этом актив-
ность воды в слое капусты ав, п определяют по формуле
* в.и
где Рл, Рв.а — давление соответственно водяного пара над льдом
(при /кр — — 1° С Рл = 562 Па) и пара над переохлажденной водой
(при Др=—1°С Рв.п = 567,5 Па), Па.
Тогда
562
ав.и = - ,	= 0,9903.
о67,5
Равновесное давление пара чистой воды в соке капусты
нр —
Ра
610
0,9903
= 615,97 Па.
При таком давлении равновесная температура удаляемого с поверх-
ности капусты пара составит /п.к=0,15° С.
Теплоприток через ограждение в вакуумную камеру находят по фор-
муле (14).
Площадь наружной поверхности
2-3,14-12	_
FH —---------+ aDaLK =-------------г 3,14-1 • 1 ,о 6,3 м2.
и 4 -г а к	4
Принимаем, что коэффициент теплопередачи ограждения вакуумной
камеры kH равен 0,4 Вт/(м3-К).
Тогда
Qy = 0,4-6,3 (25 —0,15) = 62,6 Вт.
32
Изменение температуры водяного пара, компенсирующего теплоприток
через ограждение, составит
Св-пОв.,, 1860-2,027-10-3	'	’
где св. п — удельная теплоемкость водяного пара при условии вакуумной
камеры, Дж/(кг-К) [св.п=1860 Дж/(кг-К)].
Температура водяного пара на входе в испаритель /в. с
4.с = А..к + А^в.п =0,15+ 17,2 = 17,35° С.
Так как температура водяного пара на входе в испаритель tB. с близка
к температуре окружающей среды tn, изоляция камеры практически
не нужна.
Температуры поверхности вакуумной камеры и водяного пара примем
равными температуре окружающей среды /Я=25°С.
Осуществление адиабатного одноступенчатого сжатия нецелесообразно
из-за температурного режима работы компрессора. В то же время много-
ступенчатое сжатие приводит к значительному усложнению конструкции
компрессора.
Таким образом, наиболее рациональным решением для данных условий
является организация процесса сжатия с охлаждением газа жидкостью
в этом процессе. Это достигается подачей охлажденной жидкости в рабочую
полость компрессора (вспрыском).
Для осуществления одноступенчатого сжатия с охлаждением газа
жидкостью целесообразно использовать компрессоры типа РУТС или
винтовые.
Полагаем, что в качестве нагнетателя будет использован компрессор
типа РУТС.
Требуемую производительность компрессора при охлаждении газа пода-
ваемым па всасывание маслом обеспечивает вакуумный компрессор
ЗДР11-500. Потребляемая мощность электродвигателя компрессора при дли-
тельной работе К = 2,5 кВт.
Охлаждение водяного пара при его сжатии позволит получить тем-
пературу в нагнетательном патрубке 1в.п = 90°С.
В качестве конденсатора используем конденсатор смешения ороситель-
ного типа с форсунками. Изменение температуры охлаждающей воды
в процессе конденсации можно принять Д/В = 4°С, что соответствует
температуре воды на выходе из конденсатора / Bj =/В1 +4= 18 + 4 = 22° С.
Теплоту конденсации определяют по формуле
Фк — б(В.П Gb.ii
(при /в. п = 90°С и Рв п =4242 Па 1вп = 2807,3 кДж/кг, а при <Bj =22°С
iBj =92,22 кДж/кг).
Тогда
<?к = 2,027- Ю-з (2807,3 — 92,22) = 5,5 кВт.
Расход подаваемой в конденсатор воды
О,-	5,5
G =-------гл---7—\— =----------------- =0,307 к г/с.
B1 М'в.-У 4,19(22—18)
Массовый расход воды на выходе из конденсатора с учетом сконденси-
ровавшегося пара
GB = GBj + GB.„ = 0,307 + 0,00203 = 0,309 кг/с.
По этой производительности подбираем водяной насос типа 1.5К-8/196.
Полный напор ДР=116 кПа, потребляемая насосом мощность Ме = 0,6 кВт.
2 Зак. 233
33
Тип и размеры конденсатора можно определить, зная высоту его актив-
ной зоны, которая в свою очередь зависит от относительной безразмерной
разности температур 0.
Высоту активной зоны конденсатора определяем по формуле, предло-
женной В. П. Писаченко.
Для теплообмена на диспергированной жидкости
е= 1,25-10-4Lp0’62к-0,45л-°-59ЛГ0’03 Z 0,25,	(64>
где 0 — относительная безразмерная разность температур; находится по фор-
муле (51), записанной для данного конкретного случая в виде
t — Zb,
где t — температура конденсации, СС.
Критерий Лапласа
где pm — плотность воды, кг/м3 (р!К=1000 кг/м3); о—поверхностное натя-
жение воды, Н/м (сг=73,2-10~3 Н/м); dc—диаметр сопла, м (сД =0,004 м);.
Рж — динамическая вязкость воды, Па-с [рш= 1,1-10-3 кг/(м-с)],.
Критерий фазового перехода
к________L_____
Безразмерная геометрическая характеристика сопла
Rzd?
Л =-------—,
где R3 — радиус закручивания жидкости в камере форсунки, м; п — число-
тангенциальных входных каналов; гвх — радиус тангенциального входного
канала, м.
Для форсунки диаметром 0,004 м Л = 1,13.
Относительное положение рассматриваемой точки от оси аппарата
Л — -----9
йД
где Xt — текущая координата по оси аппарата.
Относительное положение рассматриваемой точки по высоте от выход-
ного отверстия сопла
где h — расстояние от оси форсунки до рассматриваемой точки, м.
Находим численные значения относительной безразмерной разности тем
ператур, критерия Лапласа, критерия фазового перехода и относительного
массового содержания воздуха в водяном паре е
22— 18
в=-^- = °’333:
34
1000-73,2-Ю-з.0,004
Р= (1,1-10-3)2
= 2,41-105;
2556
4,19(30— 18)
= 50,83;
е = 0,002.
Влиянием распределения капель по радиусу на условия теплообмена
пренебрегаем, что позволяет не рассматривать влияние величины X на 0.
Исходя из уравнения (64), определяем относительное положение рас-
сматриваемой точки по высоте от выходного отверстия сопла
________________е_______________и _
.1,25-10—4 Lp0-62 K"G-45/r0-5!V0’08] =
Г__________________________о.ззз__________________________14
~ [1,25-10—4 (2,41 -105)°-62 (50,83)-°’45 (1,13)-0-59 (0,002)-°’“]
Г	0,333	-]4
= ----------------:------------------- = 490.
П ,25-10—*-2172-0,1705-0,93-1,644 J
Тогда высота активной зоны конденсатора
h Z</c= 490-0,004 = 1,96 м.
Скорость водяного пара в нижнем сечении конденсатора wn примем
равной 10 м/с.
Объемный расход пара па входе в конденсатор
Уд
Удельный об нем водяного пара можно получить из зависимости
^В.11 =
Рв. п
461,9-363
4242
= 39,53
м3 7кг,
где 7? — универсальная газовая постоянная [7?=461,1 кДж/(кг-К]; Твп—
температура водяного пара. К; рв п — давление водяного пара (для темпера-
туры пара 7в.ц=90°С рв.ц=4242 Па).
Тогда
= 2,027-10-3-39,53 = 0,0801 мз/с.
Диаметр конденсатора
4-0,0801
ЪТЛТ-0-101 -
Количество форсунок
„ - GB,
---------,
где — производительность форсунки, кг/с (прн Др=1,5-105 Па и </с=4мм
§Ф=0,09 кг/с).
Тогда
0,307
0,09
Для откачки паровоздушной смеси из конденсатора пользуются вакуум-
ным насосом типа Н-0,025-2.
= 4 шт.
2*
35
11. Оборудование камеры охлаждения фруктов
В камере охлаждения фруктов размером 18 000X6000 мм находятся’
яблоки в деревянной таре. Средняя температура воздуха в камере за цикл
охлаждения /с = +0°С. Поступающие с температурой Zi=25°C яблоки ох-
лаждаются перед транспортированием до температуры /2=6°С.
При расчете оборудования камеры охлаждения фруктов требуется опре-
делить емкость камеры, продолжительность охлаждения яблок, упакованных
в тару, тепловую нагрузку на камерное оборудование (воздухоохладители)
охлаждаемого помещения, а также число устанавливаемых в камере возду-
хоохладителей.
Полагаем, что укладка упакованных в тару фруктов осуществляется
таким образом, чтобы холодный воздух, обтекая тару со всех сторон, равно-
мерно охлаждал груз. При такой укладке нагрузка на 1 м2 строительной'
площади пола камеры составляет gr=400 кг/м2.
Строительная площадь пола камеры
Fстр =	>
где LK— длина камеры, м (7.к=18 м); Вк — ширина камеры, м (Вк = 6 м).
Находим численное значение
Лстр= 18-6= 108 м2.
Емкость камеры
G = F^gp = 108-400 = 43200 кг=43,2 т.
Продолжительность охлаждения упакованных в тару (деревянных ящи-
ках) яблок т можно найти из зависимости
«= — In
т
tl-ty
где т — темп охлаждения яблок, с-1 (для яблок в таре т=0,00001974-
4-0,0000161 с-1); Л, —температура яблок соответственно начальная-
(Л = 25°С) и конечная (/2=6°С).
Согласно технологическим нормам и правилам принимаем /с = ±0°С..
Тогда
1
0,000018

In —----- = 79 200 с ~ 22 ч.
6 — 0
Тепловую нагрузку на камерное оборудование (воздухоохладители)1
охлаждаемого помещения можно найти по уравнению
Qobo = Qi 4- Q2 4- Q2 + Q4 >
где Qi, Q2, Q2, Qt — теплоприток соответственно через ограждения камеры,
от охлаждаемых яблок, от дыхания яблок, а также эксплуатационные тепло-
притоки от работы электродвигателей вентиляторов, обслуживающих возду-
хоохладители, Вт.
Полагаем, что камера охлаждения яблок одной торцевой стороной гра-
ничит с наружным воздухом, температура которого ?н = 30°С, а другой — с
экспедицией, температура воздуха в которой С=5°С. Две боковые стены
камеры граничат с аналогичными камерами, и теплоприток через них отсут-
ствует. Холодильник одноэтажный со строительной высотой йСтР=4,8 м.
Тогда Qi составит
Q1 — knFн (fH — /с) 4~ АЭГЭ (*э	^с) 4- ^пер^иер (^н	^с) >
где fen, k.,, kner — коэффициент теплопередачи соответственно наружной стеньг
[для камеры температурой ±0°С £ц=0,40 Вт/(м2-К)], стены, граничащей-
36
с экспедицией {для камеры температурой ±0°С Ла=0,52 Вт/(м2-К)1, плоской
кровли [для камеры температурой ±0°С Лпер=0,37 Вт/(м2-К)1, Вт/(м2-К);
^п. Fa, — площадь поверхности соответственно торцевой стены (F„ = 6X
Х4,8=28,8 м2), стены, граничащей с экспедицией (F3=28,8 м2), перекрытия
(Fnep = 18-6= 108 м2), м2.
Температура наружного воздуха с учетом влияния солнечной радиации
t’K = tH + 10 = 30 + 10 = 40° С.
Тогда
<?! = 0,40-28,8 (30 — 0) 4- 0,52-28,8(5 — 0) 4- 0,-37-108 (40 — 0) =
= 345 4- 75 4- 1598 = 2018 Вт.
Тсплоприток от охлаждаемых в таре яблок определяют по формуле
. = G„cB(Zi-fe) + Gfcr(/i-<2)
2 т	т
где с„, ст — удельная теплоемкость соответственно яблок [для зимних сортов
яблок са = 3645 Дж/(кг-К)] и тары [для деревянной тары ст = 2700 Дж/(кгХ
ХК] (см. приложение 5) GT— масса тары, которую ориентировочно принима-
ем рапной в размере 0,1 от G, или GT = 0,1-43 200 = 4320 кг; f2' — температура
тары после охлаждения яблок, СС (Z2' = 3° С). Тогда
,	43200-3545(25 — 6) 43200-2700(25 — 3)	, „
Q., ==---------*-------- 4----------------- = 36739 4- 3240 = 39979 Вт.
2	79200	79200
Исходя из неравномерности теплопритока при охлаждении яблок в каме-,
рах фруктовых холодильников с периодической загрузкой и выгрузкой,
величину теплопритока определяют по формуле
Q> Q2K.t,
где Л'а — коэффициент, учитывающий неравномерность теплопритока в каме-
рах с периодической загрузкой и выгрузкой (Ка = 1,24-1,40). Примем Ка = 1,35,
тогда
Q2 = 1,35-39979 = 53971 Вт.
Величину эксплуатационных теплопритоков от работы электродвигателей
вентиляторов Qi ориентировочно принимаем равной 0,15 Q2:
Q4 = 0,15-53971 = 8095 Вт.
Теплоприток от дыхания яблок
Q2=Gq2,
где <?2 — удельный теплоприток от дыхания продуктов растительного проис-
хождения (для яблок зимних сортов при температуре воздуха 0е С q2~
=9 Вт/т).
Тогда
(?" = 43,2-9 = 389 Вт.
Тепловая нагрузка на камерное оборудование (воздухоохладители)
<20во = 2018 4- 53971 4- 389 4- 8095 = 64473 Вт.
Теплопередающую площадь поверхности воздухоохладителей в камере
определяют по уравнению (16).
Для режима охлаждения фруктов Д/т = б4-8°С (принимаем Д/т = 7°С),
a ko= 15 Вт/(м2-К).
37
Тогда
64473
Fbo~ 15,7
= 614 м2.
Полагаем, что в камере будут смонтированы подвесные воздухоохлади-
тели Х-160 производства Венгерской Народной Республики. Площадь поверх-
ности теплообмена воздухоохладителей /во=156м2.
Число устанавливаемых в камере воздухоохладителей
Пво = “Т22- .	(65)
J во
где /во — площадь поверхности теплообмена одного аппарата, м2.
Находим численное значение
614
«во = “777“ = 3,93 = 4 шт.
loo
Размещение воздухоохладителей в камере охлаждения фруктов представ-
лено на рис. 7.
Воздухоохладитель Х-160 обслу-
живается двумя миоголопастными
осевыми вентиляторами производи-
тельностью 10000 м3/ч каждый.
Суммарное количество направ-
ляемого в камеру воздуха можно
определить по формуле
Vq = ЛвенЛ^вент»
где Пвеит — количество вентилято-
ров, обслуживающих воздухоохла-
дители (для камеры охлаждения
яблОК Пвент = 4*2 = 8 ШТ.); Увент—
производительность одного вентиля-
тора, м3/ч.
Находим численное значение
Ио = 8 -10000 = 80000 мЗ/ч =
= 22,22 мз/с.
Кратность циркуляции находят
Рис. 7. Размещение воздухоохлади- по завис
телей в камере охлаждения фрук-	Vo
тов.	Z = —
Гетр
Строительный объем камеры
У стр— ^стр^стр = 108*4,8 = 518,4 м3.
Тогда
80000
518,4
= 154 ч-«.
Для камер интенсивного охлаждения фруктов кратность циркуляции
должна составить
Z= 150 — 200 ч-1.
38
12. Аппарат для охлаждения птицы в воде
Аппарат для охлаждения птицы в воде имеет производительность
G'=700 кг/ч=0,194 кг/с. Начальная температура птицы /t=35°C, а конечная
/2=6° С. Температура охлаждающей воды (хладоносителя) на входе в аппа-
рат t, =ГС, а на выходе нз него /<1=3°С. При охлаждении птнцы в воде
используют метод погружения.
Принципиальная схема аппарата для охлаждения птнцы в воде показана
на рис. 8.
При расчете аппарата требуется определить продолжительность охлаж-
дения птнцы, вместимость аппарата, теплоприток от продукта при его охлаж-
1’пс. 8. Ирппцпппал1>пая схема аппарата для охлаждения птнцы в
воде:
/ — iicnupiiie.-ii,; 2 — транспортер загрузки; 3 — ванна; 4 — транспортер разгрузки;
5 — стол для упаковки охлажденной птицы 6 — насос для рециркуляции холодной воды;
7 — теплоизолированный контур аппарата; 8 — фильтр; 9 — насос для циркуляции хо-
лодной воды.
деппи, массовый и объемный расход циркулирующей воды, габаритные раз-
меры аппарата и тепловую нагрузку на испаритель.
Продолжительность охлаждения птицы состоит из двух периодов!
первый — до регулярного режима, второй — регулярный режим.
Продолжительность охлаждения первого периода находят по зависимости,
аналогичной зависимости (43).
Эквивалентную толщину тушки птицы (куры) gB массой 1,2 кг опреде-
ляют по уравнению (44).
Эквивалентный диаметр птицы находят нз зависимости (45), полагая,
р
что отношение —— =40 м~
У 11
Тогда
d3 = -7— =0,15 м, а /?„ = °’|Д- = 0,025 м.
40	6
Число Fo определяют по формуле (46).
Входящая в формулу (46) температуропроводность, рассчитываемая по
уравнению (47), составляет

0,408
3435-1050
= 0,113-10-6 м2/с.
Для первого периода число Фурье Fo принимается равным 0,04, тогда'
0,04-0,0252
«1 =------------=221 с.
1	0,113-10-6
39
Температуру середины тушки птицы в конце первого периода находят по
формуле (50).
Входящая в формулу (50) величина 0 зависит от числа Био, численное
значение которого определяют по формуле (48). Коэффициент теплоотдачи
£см. формулу (48)] находят из уравнения подобия (49).
Число Рейнольдса рассчитывают по формуле (8), принимая скорость
фильтрации воды в аппарате а)ф = 0,07 м/с.	_
Теплофизическпе характеристики воды при средней температуре /,=
= ±2°С следующие: кинематическая вязкость v, = l,9-10-e м2/с. удельная
теплоемкость с,=4190 Дж/(кг-К), теплопроводность Xs=0,565 Вт/(м-К) и
число Прандтля Рг=12,6.
Число Рейнольдса
0,07-0,15
Re= Ъэ-10-б =5526‘
Число Нуссельта
Nu = 0,023 (5526)0,8 (12,6)0,43 = 7828.
Из уравнения (7) находят коэффициент теплоотдачи от поверхности
тушки птицы к теплоотводящей среде
7828-0,565
а = ----—т;-----= 294,85 Вт/(м2 - К).
0,1а
Число Био
294,85-0,025
Bi”= 0,408	-18’07-
Для Bi,, = 18,07 и Fo=0,04 0=0,82.
Температуру середины тушки птицы в конце первого периода охлаждения
находят по уравнению
tn = tx — В (Zt — 7S) = 35 — 0,82 (35 — 2) = 7,94° С.
Продолжительность охлаждения второго периода определяют по уравне-
нию (52), темп охлаждения [см. уравнение (52)] по уравнению (53) число
Кондратьева [см. уравнение (53)] — по уравнению (54)
18,07
Кп =	— =0,961.
/18,072+ 1,437-18,07 + 1
Темп охлаждения
0,113-10-6-0,961
tn =-------л. ----------=0,000174 с-4
0,025'2
Продолжительность охлаждения второго периода
1	7,94 — 2
То =---------In —------= 1а90 с.
1 0,000174	6 — 2
Продолжительность охлаждения птицы
т0 = ц + т2 = 221 + 1590 = 1811 с.
Полагаем, что аппарат работает непрерывно, тогда т3.в = 0.
Вместимость аппарата можно найти из зависимости, аналогичной зависи-
мости (55),
0 = 0,194-1811 =351,33 кг.
40
Теплоприток от продукта (птицы) при его охлаждении определяют по
формуле
Qi = G' (ii — го),	(66)
где i'i, i2 — удельная энтальпия продукта (птицы) соответственно до охлаж-
дения (при /!=35сС >1 = 345,7 кДж/кг) и после него (при /2=6°С 1’2=
=251,8 кДж/кг), кДж/кг.
Находим численное значение
@2 = 0,194(345,7—251,8) 103= 18216 Вт = 18,216 кВт.
При определении массового расхода циркулирующей воды используют
зависимость (56)
18216
^ = 7]90(3- 1) = 2-174 кг/с-
Объемный расход воды находят по формуле (57)
2,174
Пл = —------= 2,174-10-3 мЗ/с.
1000
Габаритные размеры аппарата находим, исходя из следующего.
Фронтальное сечение аппарата по направлению движения потока воды
рассчитывают по зависимости, аналогичной зависимости (58),
д —
II
Высоту аппарата // принимаем 0,15 м, тогда ширина аппарата
0,0311
------; 0,207 м.
0,15
Длину аппарата определяют по формуле
L Уакт
где
мая
Пакт — объем активной зоны аппарата, мэ.
Объем активной зоны аппарата находят по зависимости (59) и, приии-
е=0,5,
352,1
= 0,671 м3.
1050(1 —0,5)
Тогда
0,671
L ~ 0,0311
В связи
охлаждения
циркуляции п=6, тогда объемный расход воды составляет
= Vsti = 2,174-10-3.6 = 13,04-10—3 м3/с.
Средняя температура воды при рециркуляции
у __	+ 2 (и I) tS1 ___ (1+3)+ 2 (6—1)3 _ 2 ggo с
5	75:7	2-6	’
И акт —
= 21,6 м.
с тем что аппарат получился значительной длины, примем схему
птицы с рециркуляцией воды (см. рис. 8). Полагаем кратность
2п
41
= 0,186 м2.
30° С.
находят по
Температуру середины тушки птицы с учетом рециркуляции воды к
началу регулярного режима рассчитывают по формуле (50)
4J = 35 — 0,84 (35 — 2,83) = 7,98° С.
Продолжительность второго периода охлаждения определяют по форму-
ле (52)
„	1	, 7,98—2,83
=----------In -----------= 27а7 с.
2 0,000176	6 — 2,83
Продолжительность охлаждения птицы
<g= 221 +2757 = 2978 с.
Фронтальное сечение аппарата по направлению движения воды
„	13,02-Ю-з
Jc 0,07
При высоте аппарата 77=0,15 м ширина аппарата будет
0,186
в = —4— =1 >24 м-
0,15
Вместимость аппарата
Gv = 0,194-2978 = 577,7 кг.
Объем активной зоны аппарата
р = 577,7 = j 100 м
акт 1050-0,5
Длина аппарата
р 1,100
£₽= -----= 5,916 м.
0,186
Принимаем коэффициент теплопередачи ограждения feH=0,5
Площадь наружной поверхности аппарата
FK = 2 (6-1,3 + 6-0,3 + 1,3-0,3) = 19,98 м2.
Температуру наружного воздуха в цехе ta принимаем равной
Количество проникающей через ограждение аппарата теплоты
зависимости (14)
(?! =0,5-19,98-29 == 290 Вт.
Эксплуатационный теплоприток принимаем в размере 10% от Q2
(24 = 0,1-18216 = 1821 Вт.
Тепловую нагрузку на испаритель определяют по уравнению (13)
(2о = 290 + 18216 + 1821 = 20327 Вт.
В качестве испарителя принимают аппарат панельного типа. Для таких
аппаратов с учетом загрязнений коэффициент теплопередачи для данных
условий k„ составит 400 Вт/(мг-К).
Теплопередающую площадь поверхности испарителя находят по формуле
(61), а среднюю логарифмическую разность температур — из зависимости,
аналогичной зависимости (17) (температура кипения t0=—5° С).
—J7' =5,94° С.
3 + 5
1п------
Bt/(mz-K).
Дбп
42
Тогда
20327	„	„
Ги =---------= 8,55 м2.
и 400-5,94
Принимаем испаритель 20ИП. Площадь поверхности теплообмена 20 м2.
Количество секций 4. Объем испарительной секции V=0,1136 м3. Масса испа-
рителя 1044 кг.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
13. Оборудование камеры замораживания мяса с вынужденным
движением воздуха
Камера замораживания мяса в полутушах оборудована сухим воздухо-
охладителем и воздуховодами с поперечными соплами. Производительность
камеры G'=15 т в сутки. Температура воздуха в камере А =—35° С, а про-
должительность цикла замораживания тц 24 ч.
При расчете камеры требуется определить продолжительность заморажи-
вания мяса, емкость камеры, ее площадь и размеры, приведенный коэффи-
циент теплоотдачи от замораживаемого мяса, скорость движения воздуха в
юно расположения бедренной части полутуши, а также начальную скорость
воздуха, выходящего из сопел, и их количество, объем подаваемого в камеру
воздуха, тепловую нагрузку на холодильное оборудование, теплопередающую
площадь поверхности воздухоохладителя, а также выполнить компоновку
оборудования камеры, рассчитать аэродинамическое сопротивление движению
воздуха в циркуляционном кольце и
торов.
Продолжительность замораживания
мощность электродвигателя вентиля-
мяса т можно найти из уравнения
в полутушах производительностью
Для камеры замораживания мяса
(/'=15 т в сутки продолжительность загрузки и выгрузки т3.в можно принять
равной 3,0 ч.
Тогда
v = 24 — 2,0 = 22,0 = 79200 с.
Емкость камеры [см. формулу (10)] составляет
15-24
G = „. • = 15 т.
L
24
Строительную площадь поверхности пола камеры рассчитывают по фор-
муле (II)
15-1000
Гсг₽ = “= б° М2’
Длину подвесных путей, на которых находится замораживаемое мясо,
определяют по уравнению (12)
15-1000
280
В камере размещаем шесть ниток подвесного пути длиной 9 м каждая,
или всего 6-9=54 м.
Расстояние между нитками подвесного пути принимаем 900 мм.
Размеры камеры замораживания в плане, аналогичные размерам камеры
охлаждения мяса, составляют 68,2 м.
= 53,57 м.
43
Для того чтобы продолжительность замораживания составила т=22 ч
при заданной температуре воздуха (tc = —35° С), приведенный коэффициент
теплоотдачи от замораживания мяса и скорость движения воздуха в зоне
расположения бедренной части полутушп необходимо рассчитать.
Приведенный коэффициент теплоотдачи от замораживаемого мяса (при
двухфазном замораживании) можно найти, преобразовав формулу Планка
к виду
_________?з9ВРл3________
а"Р т(<кр—<с)Аз —9з62е^ ’
где q3 — удельное количество теплоты, отводимой от 1 кг мяса при его замо-
раживании от начальной (6=4° С. ь = 245 300 Дж/кг) до конечной (Z2=
=— 20е С, 12 = 0 Дж/кг) температуры, Дж/кг, q3 = it—i2=245 300—0 =
= 215 300 Дж/кг (67); р— плотность мяса, кг/м3); (р= 1050 кг/м:,);6—тол-
щина бедренной части, м (для полутушп массой 85 кг 6=0,25 м); R, Р —
коэффициенты, зависящие от формы и соотношения размеров замораживае-
мого мяса [для полутушп мяса /?=0,0967, Р=0,3571 (см. приложение 6)];
— теплопроводность замороженного мяса, Вт/(м-К) [у3=1,47 Вт/(м-К)]
(см. приложение 5); /|:р — температура начала замерзания соков в продукте
(для мяса /К|>=—1°С).
Для камер однофазного замораживания мяса приведенный коэффициент
теплоотдачи находят из полученной И. Г. Чумаком (ОТИХП) зависимости,
по которой можно определить продолжительность процесса однофазного за-
мораживания.
В случае однофазного замораживания приведенный коэффициент тепло-
отдачи от замораживаемого мяса находят по формуле
где Со, с3 — удельная теплоемкость мяса соответственно охлажденного и замо-
роженного, Дж/(кг-К); —полная теплоемккость мяса при замораживании,
Дж/(кг-К); сш=Сз+Ды№'£1 Ды — относительная разность количеств выморо-
женной воды в пределах изменения температуры мяса при его замораживании
на один градус. К-1; W— относительное содержание воды в продукте, доли
единицы; L — удельная теплота льдообразования, Дж/кг.
Для камеры двухфазного замораживания находим численное значение
приведенного коэффициента теплоотдачи от замораживаемого мяса
245300-1050 0,25 0,3571-1,47	,, , „
ап1)=---------------------------------------------------= 14,1 Вт/(.м2-К) .
1	79200 (— 1 +35) 1,47 — 245300-0,252-1050-0,0967	'
Конвективный коэффициент теплоотдачи определяют по уравнению, ана-
логичному уравнению (6). Принимаем, что коэффициент теплоотдачи при
испарении влаги с поверхности мяса а„ равен 1,0 Вт/(м2-К).
Тогда
«к = «нр — «и = *4» 1 — 1,0 = 13,1 Вт/(м2-К).
При расчете скорости движения воздуха в зоне расположения бедренной
части Шх™ используют уравнение подобия для теплообмена полутушп
ОкВ (	У-58
— и * до I	1	*
\ Vr Z
где Хв— теплопроводность воздуха, Вт/(м-К) [при tc=—35°С ZB = 2,16X
ХЮ-2 Вт/(м-К)1; vB— кинематическая вязкость воздуха, м2/с (при tc =
=—35°С vB= 10,42-10-6 м2/с) (см. приложение 2).
44
Откуда
"'.rm = 6,73
«к72 6°,72Ув _ 6 73 13,11-72-0,25°'72-10,42-10-Д
X'-72	’	(2,16-Ю-2)1,72
= 1,58 м/с.
Воздух
в камеру поступает через поперечные сопла (рис. 9), располо-
женные на круглом воздуховоде. На 1 м воздуховода
пел. Высота сопла 0,03 м, а длина по образую-
щей 0.15 м. Расстояние от сопла до бедренной
час in полутуши х равно 0,7 м.
Начальную скорость воздуха, выходящего из
сопла, Шо находят из зависимости (2)
Ж’о
1,58
0,12-0,7
—------- + 0,41
0,015
-----------------= 4,72 м/с
0,82
воздухораспределения
выполнена
Система
i.-iK. чю количество воздуховодов в камере при-
нимаем равным 7, т. е. на один
больше, чем число параллельных ниток подвес-
ного HVHI. Воздуховоды у боковых степ камеры
inieioi половинное живое сечение по сравнению
с р.и положенными между нитками подвижного
ряд сопел,
воздуховод
воздуховодами и
I hit. па 1 м.
I nina во |духовода
только один
размещено восемь со-
синел
равна длине
подвесного
в камере
одном воз-
ах холоде, ра< положенном между ппгками подвес-
ною пути, сос1авлясг 72 шт. (8-9), тогда на
Hui воздуховодах—360 шт. (5-72), па находя-
щемся у стены воздуховоде — 36 шт. (4-9),
то|да на двух воздуховодах — 72 шт. (2-36) и
(360 + 72).
Рпе. 9. Схема располо-
жения круглого возду-
ховода относительно по-
лутушп мяса:
1 — по.чутуша; 2 — щелевые
сопла; 3 — подвесной путь;
4 — круглый воздуховод.
всего в камере — 432 шт.
Л 0,15-0,03 = 0,0045 м2.
Площадь поверхности сечения всех сопел камеры
= 432-0,0045 = 1,94 №.
Объем подаваемого в камеру воздуха
Р'о = Fmw0 = 1,94-4,72 = 9,15 М3/с = 32940 Мз/ч.
Тепловую нагрузку на холодильное оборудование камеры можно найти
из выражения (13).
Теплопритоки через ограждения [см. зависимость (14)] составляют
Q! =0,20-57,6-65+ (2-28,8 + 57,6 + 72) 0,47-15 + 72-8,28 =
= 748,8+ 1319,8 + 596,2 = 2664,8 Вт.
Теплоприток от замораживаемого мяса можно найти по формуле (15)
применительно к процессу замораживания
л Gg3	15-24о300	„ „
Qi = —— Ка  103 = 	103 -1,3 = 60395 Вт
и а 79200
I де Ка — коэффициент, учитывающий неравномерность тепловой нагрузки па
камерное оборудование в устройстве периодического действия (Ка=1,2+1,4).
45
Эксплуатационный теплоприток от электродвигателей вентиляторов Q*.
в камерах замораживания с воздушной системой охлаждения ориентировочно
составит (0,104-0,20) Q2.
Тогда
С?4 = 0,10-60395= 6039,5 Вт.
Тепловая нагрузка на холодильное оборудование камеры
Qo = 2664,8 + 60395 + 6039,5 = 69099,3 Вт.
Теплопередающую площадь поверхности воздухоохладителя находят по
формуле (16), принимая температуру кипения t0=—45° С, а Ка = 12 Вт/(м2Х
ХК), среднюю логарифмическую разность между температурами воздуха и
кипящего холодильного агента — по формуле (17), а температуру охлажде-
ния воздуха в воздухоохладителе — по формуле (20).
Тогда
69099,3	_
Д/о =--------------= 5,02° С,
0 9,15-1013-1,484
а <= —35+ °’°2 = —32,49° С и t" = — 35—	= 37,51° С.
v	2
2
Средняя логарифмическая разность температур
5,02

— 32,49 + 45,0
In----------------
— 37,51 +45,0
= 9,78° С.
Теплопередающая площадь поверхности воздухоохладителя
69099,3
Гв0 =-------— = 588,8 м2.
в 12,0-9,78
Полагаем, что при изготовлении постаментного воздухоохладителя ис-
пользуют трубы диаметром 25x2,5, оребренные пластинчатыми ребрами
толщиной 0,4 мм. Воздухоохладитель односекционный. Для уменьшения
отрицательного влияния образующегося на теплопередающей площади
поверхности аппарата инея шаг оребрения принимаем 17,5 мм.
Площадь поверхности 1 м оребренной трубы /' составляет 0,67 м:/м.
Длина труб в секции воздухоохладителя [см. зависимость (21)]
588,8
7ТР = ~ о я-Г~ = 87818 м‘
0,0/
Длиной отрезка трубы задаемся таким образом, чтобы она была больше
расстояния между осями идущих вдоль стен воздуховодов (расстояние меж-
ду осями воздуховодов 5400 м). Принимаем длину отрезка трубы 5600 мм.
Количество отрезков труб определяют по формуле (22)
878,8
лтр = ——д— = 1о7 шт.
5,6
Конструктивные размеры секции воздухоохладителя зависят от площади
поверхности живого сечения канала, где размещаются трубы, из которых
выполнена секция.
Площадь поверхности живого сечения канала рассчитывают по уравне-
нию (23), принимая wH=2,5 м/с,
9,15
, =3,66 м2.
z,a
Тогда длина канала LK согласно формуле (24) составит 5,7 м (5,6+2 X
Х0.05),
46
Ширину канала находят по зависимости (25)
На такой ширине канал можно разместить [см. уравнение (26)], прини-
мая $1=70 мм,
640
tii = —-— — 1 =8,14.
70
Считаем, что по ширине канала будет установлено восемь труб, а уточ-
ненная ширина канала [см. зависимость (27)] составит
В,. = 70 (8— 1) 4- 25 4- 2-22 4- 2-5 = 569 мм = 0,569м.
Уточненную площадь поверхности живого сечения канала находят по
формуле (28)
= 5,7-0,569 = 3,24 м2.
Действительная скорость набегающего потока, определяемая из зависи-
мости (29), составит
9,15
“'“л 2,82 м/с>
Количество рядов труб по высоте воздухоохладителя
Ф.ть 1 пчсское Ko.Tii'ieciBo труб по высоте воздухоохладителя принима-
ем ранным 20 in г.
Габаритные размеры секции по высоте рассчитывают по уравнению (30),
полагая, что $i=$2=70 мм.
Тогда высота секции
= (20 — 1) 70 4- 25 + 2-22 = 1399 мм = 1,4 м.
Компоновка оборудования камеры замораживания мяса с сухими возду-
хоохладителями и воздуховодами с соплами показана на рис. 10.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в циркуляционном
кольце камеры замораживания можно найти из уравнения (31).
Аэродинамическое сопротивление секции воздухоохладителя при пластин-
чатом оребрении определяют по формуле
АРВО =0,1332 [ JI-LwQh)1-7,
\ /
где Ар — длина ребра в направлении движения воздуха, м (для секции
0р = Нс = 1,399 м); d'3 — эквивалентный диаметр канала, по которому между
ребрами движется воздух, м; ш —скорость движения воздуха в живом
сечении секции, м/с; рв — плотность воздуха, кг/м2 (при /с =—35° С рв =
= 1,484 кг/м2).
Эквивалентный диаметр канала, по которому движется воздух,
, 2Ub
d3 ~ U+b ’
где U — расстояние между ребрами при наличии осевшего на них инея [см.
формулу (34)], полагая, что /=0,0175 м, бр=0,0004 м, би=0,002 м; b — гео-
метрический размер.
47
Рис. 10. Компоновка оборудования камеры Замораживания мяса с сухими
воздухоохладителями и воздуховодами с соплами:
1 — воздухоохладитель; 2 — осевой вентилятор; 3 — Круглый воздуховод с соплами; 4 —
подвесной путь; 5 — полутуша.
Находим численные значения
и = 0,0175 — 0,0004 - 2-0,002 = 0,0131 м;
b = sj — du — 2®и = 0,07 — 0,025 — 2-0,002 = 0,041 м.
Тогда эквивалентный диаметр канала
'	2-0,0131-0,041
'э~ 0,0131 +0,041
0,0198 м.
Скорость движения воздуха в живом сечении секции w находят из зави-
симости
№ = «'н.д'Р.
(68)
48
где <р — коэффициент сжатия, учитывающий расположение в канале воздухо-
охладителя оребренных труб.
Для пластинчатого оребрения коэффициент сжатия определяют по фор-
муле
1 1
w •—  ---— — —------------------ —-------------------------— 1 f)0
d„ I	h \	25 /	22	0,4 \
1 — -M 1 + 2 — •------- 1—---------11+2------- —~
S! \	U	dH j	70 \	13,1	25 J
Скорость движения воздуха в живом сечении секции
w 2,82-1,60 = 4,51 .м/с.
Аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя
ДР„„ = 0,1332	) (4,51 -1,454)1’7 = 231,3 Па.
Статический напор перед соплами [см. формулу (35)]
4,722
М\ ------—— 1,484 = 33,7 Па.
2-0,72
Л >1>п1инамичсское сопротивление трению в воздуховоде находят из
naiiiiriiMiH-1и (36), полагая, что скорость движения воздуха wB в воздуховоде
5,5 м/с.
Диаметр воздуховода можно определить по формуле
|дс Г,,' количество воздуха, направляемого в воздуховод, м3/с.
В камере расположены пять основных воздуховодов между рядами под-
весных nyieii п дна во<духопода половинного сечения (по отношению к
основным), идущих вдоль боковых стен.
11о количеству поступающего в воздуховоды у стен воздуха они эквива-
лентны одному основному воздуховоду.
Тогда количество направляемого в основной воздуховод воздуха
,	9,15
По = ------ = 1,525 м3/с.
ни 6
Диаметр основного воздуховода
4-1,525
3,14-5,5

= 0,6 м.
Площадь поверхности поперечного сечения основного воздуховода
^в2
3,14-0,62
4
= 0,283 м2.
Диаметр пристенного (с половинной
воздуховода
площадью поперечного сечення}
-1 Г 4-0,283
’	2-3,14
= 0,4 м.
Аэродинамическое сопротивление трению согласно уравнению (36)
9	5,52
дРгр = 0,0251,484 = 8,4 Па.
4»
Аэродинамическое сопротивление при входе воздуха в воздухоохладитель
гяаходят по формуле (38), принимая, что §вх=0,5,
2 82°
ДРвХ = 0,5 ’ ~ 1,484 = 2,94 Па.
Аэродинамическое сопротивление поворотов согласно зависимости (39)
.при пг=2 составит
2,822
ДР>юв =2-1,5 ~— 1,484 = 17,7 Па.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в циркуляционном
кольце
ДР = 231,3 4- 33,7 4- 8,4 4- 2,94 4- 17,7 = 294,04 Па.
В связи с тем что вентиляторы воздухоохладителя камеры заморажива-
ния работают в температурных условиях (tc=—35°С), резко отличающихся
от нормальных условий (/„ = 4-20° С), при которых приводится техническая
характеристика вентиляторов, аэродинамическое сопротивление ДР+го необ-
ходимо пересчитать по формуле
ДР+20 =
0+20
QB
•где (>+го — плотность воздуха, кг/м2 (при /н = 4-20 р+го= 1,20 кг/м2).
Находим численное значение
1,20
ДР+20 = 294,04	= 237,76 Па.
Полагаем, что каждый основной и пристенный воздуховоды имеют ин-
. дпвидуальные вентиляторы.
Для основного воздуховода подбираем вентилятор МЦ-6. По характерн-
 стике вентилятора МЦ-6 находим, что производительность вентилятора
1,5 м3/с при напоре 246 Па обеспечивается при частоте вращения 45 с-1
(2700 об/мин). При этом КПД вентилятора »)в составляет 0,34.
Для пристенного воздуховода подбираем вентилятор МЦ-4. По характе-
ристике вентилятора МЦ-4 находим, что производительность вентилятора
•0,75 м3/с при напоре 294 Па обеспечивается при частоте вращения 45 с-1
(2700 об/мин). При этом КПД вентилятора т]в составляет 0,30.
Мощность электродвигателя вентилятора [см. формулу (42)] МЦ-6
1,5-294,04 о
Вт
и МЦ-4
0,75-294,04
0,30
= 735,1 Вт.
Суммарная мощность, потребляемая электродвигателями вентиляторов
воздухоохладителя камеры замораживания,
-Мн = 5-1297,2 4- 2-735,1 ~ 7956 Вт.
Эксплуатационный теплоприток Qi в камере замораживания в предвари-
тельном расчете ориентировочно принят 6039 Вт, что меньше фактической
величины.
Однако в связи с тем, что действительная теплопередающая поверхность
воздухоохладителя больше расчетной, так как фактическое количество рядов
по высоте принято 20 вместо 19,6 согласно расчету, дополнительного уточне-
ния Кво не требуется.
50
Покажем это расчетом.
Действительная теплопередающая площадь поверхности воздухоохлади-
теля FB0 д
Г110д = ^тр«2«1/' = 5,6-20-8-0,67 = 600 м2.
Действительная тепловая нагрузка на холодильное оборудование камеры
%
<2Сд = 2664,8 + 60395 7956 = 71015,8 Вт.
Фактическая расчетная теплопередающая площадь поверхности воздухо-
охладителя F'bor
Таким образом, действительная теплопередающая площадь поверхности
воздухоохладителя отличается от расчетной менее чем на 1%.
14.	Воздушный конвейерный морозильный аппарат
Воздушный конвейерный морозильный аппарат для замораживания рыбы
п блок формах имеет производительность G'=1000 кг/ч=0,278 кг/с. Скорость
движения воздуха в грузовом отсеке аппарата ш = 6 м/с. Средняя температу-
ра вощуха в аппарате = —30сС, начальная температура рыбы G = 20°C,
а ее конечная t2-—20° С.
I lpniinBinia.il.пая схема воздушного конвейерного морозильного аппарата
приведена на рис. II.
Мрв расчесе ноi.iviiihoiо конвейерного морозильного аппарата требуется
определить обьсм н массу замораживаемого блока, продолжительность замо-
раживания О юка рыбы при гладком н оребренном вариантах блок-формы,
вместимость аппарата и количество блок-формы в нем, длину цепи и скорость
движения грузового конвейера аппарата, габаритные размеры аппарата,
количество циркулирующего воздуха, тепловую нагрузку на воздухоохлади-
тель, изменение температуры воздуха в аппарате, разность между температу-
рами воздуха и рабочего тела, теплопередающую площадь поверхности
воздухоохладителя и его конструктивные размеры, аэродинамическое сопро-
тивление движению воздуха в циркуляционном кольце аппарата, мощность
электродвигателей вентиляторов.
Объем замораживаемого блока рыбы
U] =1ЬЪ = 0,8-0,25-0,06 =0,012 м:!,
где I, Ь, б— длина (7=0,8 м), ширина (5 = 0,25 м) и толщина блока (6=
0,06 м), м.
Масса замораживаемого блока рыбы
= vjQn = 0,012-1000 = 12 кг,
где рп — плотность мороженой рыбы, кг/м3 (рп=1000 кг/м3).
Принимаем, что в одной блок-форме находятся два одинаковых блока
рыбы.
Продолжительность замораживания блока рыбы т определяют по форму-
ле Планка (для случая теплоотвода со всех сторон замораживаемого блока)
9зРи » /г. “	.о 1
т = —-----— 0 я— + р---------
*кр  *0x^3	®
где /кр — температура начала замерзания соков продукта, СС (для рыбы
fItp=—1°С); tc — температура теплоотводящей среды, °C (tc =—30°); R и
Р — вспомогательные коэффициенты, зависящие от формы и соотношения
(69)
51
Рис. 11. Принципиальная
схема воздушного кон-
вейерного морозильного
аппарата:
1 — узел загрузки п раз-
грузки; 2— паровой ящик;
3 — блок-форма; 4 — изоли-
рованный контур аппарата:
5 — осевые вентиляторы; 6 —
оребренные секции возду-
хоохладителя; 7 — грузовой
конвейер.
«размеров замораживаемого продукта, для принятых размеров блока величина
Z	800	b	250
этих коэффициентов при 3i =------ :	= 13,33 и 3? = — = —— = 4,16
6	60	6	60
(см. приложение 4) Р = 0,3846 и Д = 0,1037; Ла— теплопроводность заморо-
женного продукта, Вт/(м-К) (для рыбы Ла=1,3 Вт/(м-К); (см. приложе-
ние 5); а — коэффициент теплоотдачи от поверхности блок-формы к воз-
духу, Вт/(м2-К).
По формуле (67) находим численное значение удельного количества
теплоты, отводимой от 1 кг продукта при его замораживании от начальной
температуры до конечной t2 (см. приложение 1)
= 317600 — 0 = 317600 Дж/кг.
При заданной скорости движения воздуха у поверхности блок-форм
w = 6 м/с при турбулентном режиме движения число Нуссельта определяют
по формуле
.Nu = 0,032 Re0-8.
52
Число Рейнольдса рассчитывают по уравнению, аналогичному уравнению
(8). В качестве определяющего размера при поперечном обдувании блок-
форм воздухом принимается ее длина, которая для сдвоенного варианта
< = 1.62 м.
Теплофизпческие параметры воздуха при /с=—30° С следующие: кине-
матическая вязкость vB= 10,42-10~б м2/с, теплопроводность Хв=0,021 Вт/(мХ
ХК) и плотность рв= 1,484 кг/м3 (см. приложение 11).
Тогда
6-1,62
Re = -----7-—- = 9,33-105,
10,42-10-6
\н = 0,032 (9,33-105)°'8 =1910.
Для гладкой блок-формы коэффициент теплоотдачи от ее поверхности
к воздуху [см. зависимость (7)] составит
1910-0,021
= 24,75 Вт/(м2-К)|.
1,62
Продолжительность замораживания блока рыбы в гладкой блок-форме
3176(H)-КИК)	/	0,06	1
т-------------- 0 06 (0,1037------+ 0,3846-------
1 : 30	\	1,13	24,75
Приведенный коэффициент теплоотдачи для оребренной блок-формы
.шр< деляют но формуле
= 8732 с = 2,4 ч.
где /	/ о. < м|. площадь поверхности соответственно ребер блок-формы,
гладкой блок формы с крышкой, межребериого пространства, м2; Е — коэф-
фпцпеиI эффективности ребра.
Площадь поверхности ребер блок-формы находят по формуле
Гр > fn,
где /—площадь поверхности одного ребра, м2; п —число ребер на оребренной
блок-форме и крышке.
Площадь поверхности гладкой блок-формы с крышкой определяют по
уравнению
Ео = 21b.
Коэффициент эффективности ребра
_ th (тп)
тп
Величину т находят из соотношения вида
где Zp — теплопроводность материала ребра при изготовлении блок-формы из
алюминиевых сплавов, Вт/(м-К) [лр=160 Вт/(м-К)]; вр' — толщина ребра,
ы.
Принимаем ребра прямые постоянного сечения (толщины). Высота ребра
йр = 25 мм, а толщина бр' = 4 мм. Шаг оребрения ЬР = 25 мм. Тогда число
ребер с каждой стороны оребренной блок-формы составит
b ,	°-25	, п
.п = ---— 1 =----------1=9 шт.
0,025
53
Находим численные значения:
/ = 2-0,025-1,62 4- 1,62-0,004 = 0,0875 м2;
Гр = 0,0875-9-2 = 1,575 м2;
Го ==2-1,62-0,25 = 0,81 м2;
Гмр = До — Г' = 0,81 — (1,62-0,004-18) = 0,694 м2;
т
2-24,75
= 8,8 м~ И
160-0,004
mh = 8,8-0,025 = 0,22;
th (mh) = 0,2164.
Тогда
0-2164
Е =—:--------= 0,98,
0,22
а коэффициент теплоотдачи для оребренной блок-формы
а„р = 24,75 (-^р-0,98 +	= 66,70 Вт/(М2-К).
Продолжительность замораживания блока рыбы в оребренной блок-форме
317600-1000
и' =
0,06	1
о. 1037-г—- + 0,3846---—
1,13	’	66,70
= 7411 с.
— 1+30
Если сопоставить продолжительность замораживания блока рыбы в глад-
кой и оребренной блок-формах, то можно сделать вывод, что применение
оребрения блок-форм позволяет сократить продолжительность замораживания
с 8722 до 7411 с, т. е. на 15%.
Дальнейший расчет морозильного аппарата осуществляется для варианта
с оребренными блок-форм ами.
Вместимость аппарата находят по формуле (63)
0 = 0,278-7411 =2060 кг.
Количество блок-форм определяют по уравнению
О	2060
Zg, =------=------— = 86 шт.
2gl	2-12
При определении длины цепи грузового конвейера полагаем, что грузо-
вой конвейер в морозильном аппарате расположен целиком в грузовом
отсеке и несет на себе закрытые блок-формы в вертикальном положении, а
воздухоохладитель размещен между верхними и нижними цепями конвейера.
Блок-формы не связаны жестко с цепями конвейера, а вставлены в специ-
альные захваты с шагом зацепления SK = 160 мм. Тогда длина цепи грузового
конвейера в аппарате составит
£ц = 2бл5к = 86-0,16 = 13,76 принимаем 13,8 м.
По конструктивным соображениям длину верхней и нижней ветви кон-
вейера принимаем равной 6,5 м, а высоту грузового отсека — 1,2 м.
Скорость движения грузового конвейера аппарата
13,8
wK --------=-------— = 0,00186 м/с.
т' 7411
Длину грузового отсека аппарата определяют по формуле
Za = /в + 2£>с + 24ф + 2В3 -|- 28ц,
(70)
54
: де 1В — длина ветви конвейера, м (ZB = 6,5 м);	—диаметр приводной
щездочки, м (f>B=0,4 м); Ьф —ширина блок-формы, м (Ь^=Ь+2 61=0,21 +
-I 2-0.05=0,26 м); 63—боковые зазоры, м (63=0,1 м); 6Я—толщина стенки
аппарата с изоляцией, м (би=0,15 м).
Находим численное значение
Сл- 6,5 + 2-0,4 + 2-0,26 + 2-0,1 +2-0,15 = 8,32 м.
Высоту грузового отсека аппарата рассчитывают по уравнению
.На = Нво + 26ф + 283 + 28и = 2,2 + 2-0,26 + 2-0,1 + 2-0,15 = 3,2 м,
где Нв0— высота воздухоохладителя, м (принимаем ориентировочно
//ВО=2,2 м).
Ширину грузового отсека аппарата находят по формуле
Да = (ф + 26з2 ”1*	26х„,
где 1ф — длина блок-формы, м ((ф=(+2б1= 1,62 +2-0,05=1,72 м); 63 —зазор,
м (63 =0,3); 6Дв — ширина дверн в туннель, м (6дВ=0,6 м).
Находим численное значение
,ВЛ = 1,72 +2-0,3 + 2-0,15+2-0,6^3,8 м.
Конструктивно воздухоохладитель выполняется из четырех секций.
Длина секции
/Кивое сечение секции
Л,< = 2ZC (Zq, + 26:>) - 2 (я- 1) [/фбф + /гб' (я + 1)] = 2-1,52 (0,26 + 2-0,1) —
— 2(9-- 1)[О,26-О,О7 + 0,025-0,04(9+ 1)]= 1,222 м2.
Количество циркулирующего воздуха определяют пз зависимости
V = 4УС,
где Ус — количество циркулирующего в каждой секции аппарата воздуха,
Ус = £;Кщ= 1,222-4 = 4,88 м;:/с.
Тогда
•17 = 4-4,88 = 19,52 Ы3/с.
Тепловую нагрузку на воздухоохладитель находят пз зависимости, ана-
логичной зависимости (13), с учетом дополнительных теплопрптоков, возни-
кающих при охлаждении алюминиевых блок-форм.
При определении теплопрптока через ограждения аппарата используют
формулу (14), а площади наружной поверхности аппарата—формулу (60).
Тогда
Q, =0,4 (2-7-3,8 + 2-7-3,2 + 2-3,8-3,2) (10 + 30) = 1957 Вт.
Теплоприток от продукта при его замораживании рассчитывают по урав-
нению (62)
(?2 = 0,278-317600 = 88292 Вт.
При определении теплопрптока от блок-форм Q2 полагаем, что блок-
формы поступают в аппарат после оттаивания замороженных блоков с темпе-
ратурой Z$ =5° С, а в аппарате охлаждаются до температуры /ф2 —25° С.
Для данной конструкции грузового конвейера масса металла блок-форм
на 1 м цепи конвейера составляет 140 кг/м, тогда теплоприток Q2 можно
определить по формуле
=	—W-
55
где g$ — масса металла блок-форм, приходящаяся на 1 м цепи конвейера;
— удельная теплоемкость алюминиевого сплава, из которого изготовлены
блок-формы, Дж/(кг-К) [сф=838 Дж/(кг-К)].
Тогда
Q'= 140-838-0,00187 (5 4- 25) = 6581 Вт.
Тепловой эквивалент работы вентиляторов воздухоохладителей ориенти-
ровочно примем в размере 15% от О2, т. е.
(?4 = 0,15-88292 = 13243 Вт.
Тепловая нагрузка на воздухоохладитель
(?о = 1957 + 88292 + 6581 + 13243 = 110073 Вт.
Изменение температуры воздуха в аппарате при замораживании рыбы-
находят из зависимости (20).
Удельная теплоемкость воздуха при	tc=—30° С составляет св =
= 1030 Дж/(кг-К), а плотность рв = 1,484 кг/м3.
Тогда
110048
Д4) =------------------= 3,7° С.
0	19,152-1,484-1030
Температура воздуха перед воздухоохладителем, определяемая по форму-
ле (18), будет
/' = — 30 +	= — 28,15° С,
а после воздухоохладителя [см. формулу (19)]
„	3,7
/с= —30 — —^— = —31,85° С.
Разность между температурами воздуха и холодильного агента из-за
сравнительно небольшого изменения температуры в грузовом отсеке аппарата
можно принять как среднюю арифметическую. При температуре кипения
холодильного агента Zo=40°C она составит
М = tc — <о = — 30 — ( — 40) = 10° С.
Теплопередающую площадь поверхности воздухоохладителя находят
из зависимости (16). Принимая коэффициент теплопередачи воздухоохлади-
теля Ав<1 = 12 Вт/(м2-К), получают
Полагаем, что воздухоохладитель выполнен из оребренных лентой труб
диаметром 38X2,5 мм, толщиной бр=0,8 мм и высотой ребра йр=30 мм, с
шагом оребрения (р= 13,3 мм. Площадь поверхности охлаждения 1 м такой
трубы /' составляет 1,08 м2/м. Тогда длина труб четырех воздухоохладителей
[см. зависимость (21)] составит
917,2
гр~ 1,08 ~ 849 м’
а длина труб одного воздухоохладителя
56
При определении конструктивных размеров воздухоохладителя принима-
ем, что скорость движения воздуха при прохождении через секцию воздухо-
охладителя составляет сс’=3,2 м/с.
Тогда скорость набегающего потока в канале из формулы (68) будет
w
ж,, =----.
9
Коэффициент сжатия (р для оребренного пучка труб при s, = 110 мм
находят по формуле (33). При расчете расстояния между ребрами [см. фор-
мулу (34)] полагают, что толщина снеговой шубы 1 мм
и= 13,3 — 0,8 — 2-1 = 10,5 мм.
Тогда
НО /	0,8 \
	I 1 + —1—
--------------38------------10,5 )____
НО____________________________________/НО	2-30 \ 0,8
	— 1 + I	— 1 —	 —-—
38-----------------------\ 38-38 J 10,5
Площадь поверхности живого сечения канала, в котором размещены сек-
ции воздухоохладителя, находят из зависимости, аналогичной зависимости
(2-0,
Г4.88
F,. - —---
1,96
= 2,48 м2.
Длину <>ipciK;i трубы секции воздухоохладителя /тр принимаем равной
1,1 м Тогда ширина канала В с учетом размещения жидкостного и парового
коллекторов ориентировочно составит 1,28 м. Высота сечения канала Н
f 2,48 \
\ 1,28 Л
будет равна 1.93 м
Количество размещаемых на такой высоте
труб можно найти пз зависимости (22)
12 шт.
1,93
= УГГ — = 6 труб’
Длина труб в каждом ряду /тр составит ~18 м (16-1,1). Тогда число
вертикальных рядов в секции воздухоохладителя
,	212
Лт1' = ~18~
При шаге между трубами секции s2=0,115 м высота секции
Нс = n.'ps2 = 12-0,115 = 1,38 м.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в циркуляционном
кольце аппарата можно найти из уравнения
ДР = (ДРВО + ДРф + ДР„Ов +	+ Д^вых) а,
где APSO, АРф, АРпов, АРВХ, АРВ ы в — аэродинамическое сопротивление соот-
ветственно оребренной секции воздухоохладителя, блок-форм, поворотов,
воздуха при входе в воздухоохладитель и выходе из него, Па; а — коэффи-
циент, учитывающий сопротивление трения в канале (для аппаратов а=
= 1,14-1,15, принимаем а=1,1).
Аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя
АРВО рассчитывают по зависимости (32).
57
Число Рейнольдса [см. зависимость (32)] при кинематической вязкости»
воздуха vB=10,8-10~6 м2/с (для to——40° С) составит (см. приложение 2>
3,2-0,038
Re = —’-----;-----= 11259.
10,8-10-6
Тогда аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохла-
дителя при расстоянии между ребрами [см. формулу (34)] 17=13,3—0,8—
-2-1,5=9,5 мм будет равно
ДРво = 1,35-12
30 \0,45
38~ )
—0 72
(11259)" °'24
1,484-3,22 = 60,3 Па.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха у блок-формы с
продуктом находим, полагая, что местное сопротивление состоит нз сопро-
тивления воздуха при входе в суженное сечение между блок-формамп и
сопротивления воздуха при выходе нз этого сечения в незанятое формами-
пространство, т. е. коэффициент местного сопротивления блок-форм равен
/ f \ ( f \2
Еф — 5вх + Евых = I I I + I I — р I 
где Ввх, Ьш — коэффициенты местного сопротивления при входе воздуха-
в сечение, где расположена блок-форма, и прн выходе из него; f,F — площа-
ди сечений суженного (/=0,213 м2) и свободного (F=0,358 м2), м2.
Тогда
W-	о-
а АРф=Еф—— 0 = 0,56— -1,484= 15 Па,
здесь ш—скорость движения воздуха у блок-формы, м/с (и)=6,0 м/с).
Прн определении аэродинамического сопротивления поворотов [см. зави-
симость (39)] считаем, что nD0B=4, скорость движения в сечении поворота-
Ц'пов = 5 м/с, а коэффициент местного сопротивления поворотов £пс,ь= 1,5.
Тогда
ДР„ОВ = 4-1,5-у- 1,484= 111,3 Па.
Аэродинамическое сопротивление воздуха при входе в вентилятор нахо-
дят нз зависимости
W~
АР ВХ = Sbx	2
(71>
Для подачи воздуха в каждый нз четырех воздухоохладителей в коли-
честве Vc=5,22 м3/с принимаем по два осевых вентилятора ОСО-100/4-12 е
диаметром колеса dB=0,7 м.
Скорость движения воздуха во входном окне вентилятора рассчитывают
по формуле, аналогичной формуле (40),
4-5,22
и»н =------------= 6,78 м/с.
в 3,14-0,72-2
Тогда ДРвх при £вх = 0,5
6,782
ДРвХ = 0,5 ——— 1,484= 17 Па.
58
При выходе из вентилятора воздух, направляясь к секциям воздухоохла-
дителя, проходит через диффузор с углом раскрытия 90°.
Аэродинамическое сопротивление диффузора с углом раскрытия 90°
находят по формуле
« п -	вых
А/вх — £вых	2 6,
где Д'вых — скорость движения воздуха в суженном сечении диффузора,
м/с (к-вЬ,х = а'1.=6,78 м/с).
Коэффициент местного сопротивления диффузора с углом раскрытия
90° свих определяют по формуле
/	/диф	\2
»ВЫХ = ?диф =	1	> 1	I 1	~	I .	(72)
\	«'лиф	/
где	— суженное	живое	сечение диффузора (/ДИф=0,4 м2); ГЯИф—рас-
ширенное живое сечение диффузора (РДИф=0,56 м2).
Находим численное значение:
, /	0,49 \2
6,782
АР,,,,х =0,64 ’	1,484 = 21,83 Па.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в циркуляционном
,-кольпе аппарата
ДР = (60,3 + 1.5,0 4- 113,3 + 17 +21,83) 1,1 = 250,17 Па.
Л1ощпость электродвигателей всех вентиляторов находят из зависимости
(42).
Для принятых восьми вентиляторов ОСО-ЮО/4-12, обслуживающих
аппарат, при расходе воздуха от 2 до 4 м3/с т]в = 0,70.
Тогда
Действительный тепловой эквивалент работы вентиляторов меньше
предварительно принятого (13 200 Вт), но, так как в общей сумме теплопри-
токов это уменьшение является незначительным (около 5%), корректировку
площади поверхности воздухоохладителя проводить необязательно.
15. Флюидизационный морозильный аппарат
Флюидизационный аппарат для замораживания вишни имеет производи-
тельность G'=1000 кг/ч=0,278 кг/с. Температура воздуха на входе в грузо-
вой отсек аппарата /в=—30° С, начальная температура продукта /1=10° С,
а конечная /2=—18° С.
Принципиальная схема флюидизационного морозильного аппарата пред-
ставлена на рис. 12.
При расчете флюидизационного морозильного аппарата требуется
определить оптимальную скорость движения воздуха в грузовом отсеке аппа-
рата, коэффициент теплоотдачи от площади поверхности продукта, теплопри-
ток от продукта при его замораживании, площадь поверхности решетки и ее
•размеры, объем и массу циркулирующего воздуха, продолжительность замо-
раживания продукта в аппарате, вместимость и габаритные размеры моро-
зильного аппарата, тепловую нагрузку на воздухоохладитель, площадь поверх-
59
ностп воздухоохладителя и его конструктивные размеры, аэродинамическое
сопротивление движению воздуха в циркуляционном кольце, мощность элект-
родвигателей вентиляторов. Кроме того, необходимо определить производи-
тельность этого аппарата в случае
замораживания в нем сливы и ско-
рость движения конвейера.
Оптимальную скорость движе-
ния воздуха в грузовом отсеке
флюидизационного аппарата опреде-
ляют по формуле
«’опт = 2-25 4- 1,95 1gОед = 2,25 4-
4-1,95 Ig 3,4 = 3,28 м/с,	(73)
1 де СГд — масса единичного про-
дукта, г (для вишни б,.л = 3.4 г)
(см. приложение 7).
Рис. 12. Принципиальная схема флю-
пдизациоиного морозильного аппа-
рата:
I — оребренные секции воздухоохладите-
ля; 2—изолированный контур аппара-
та; 3 — сетчатый конвейер; 4— замора-
живаемый продукт; 5 — всасывающий воз-
духовод; 6 — центробежный вентилятор;
7 — нагнетательным воздуховод.
Для устойчивой работы флюидизационного морозильного аппарата долж-
но быть выполнено условие
I	ft
кр *^онг “'кр»
где ш'кр — начальная скороть флюидизации, м/с; шкр — скорость, при кото-
рой возможен унос продукта из аппарата, м/с.
Значения этих скоростей определяют в зависимости от числа Архимеда
по формуле
,	v„	Аг
КР	</э	1400 4- 5,22 КАг
где vB— кинематическая вязкость воздуха, м/с (при (0=—40° С vB = 10,8X
Х10~6 м/с); d,,—диаметр сферической части продукта, м (для вишни мас-
сой Ссд = 3,4 г Ф, = 0,019 м) (см. приложение 6).
Число Архимеда Аг определяют по формуле
.	.^эе.и.
Аг =-----5---- ,
здесь g — ускорение свободного падения, м/с2; рпр, рв — плотность соответст-
венно продукта (для вишни рпр = 1020 кг/м3) (см. приложение 1) и воздуха;
(при /в = — 30°С рв= 1,484 кг/м3), кг/м3.
Тогда
9,81-0,0193-1020
Г== (10,8-10—6)2 1,484
= 4,04-10 я,
,	10,8-Ю-б	4,04-108
Я	0,019 ‘ 1400 л- 5,22 J'4,04-10« “ ’ М/С
60
„ v„	Ar___________10,8-10-6	4,04-108
“ “’Kp= d3 " 18 + 0,6> 'Ar =	0,019	’ 18 + 0,6 /4,04-108
= 18,7 м/с.
Оптимальная скорость движения воздуха в грузовом отсеке аппарата,
найденная по зависимости (72), гарантирует устойчивую работу флюидизаци-
онного морозильного аппарата.
Коэффициент теплоотдачи от площади поверхности продукта к воздуху
определяют нз соотношения вида
Nu = 0,62 Re0,5 или
„	>-в woht . „„ 0,0217
откуда а — 0,62	= 0,62 -Q
— 53,7 Вт/(м--К).
3,280,5
(10,8-Ю-6)0’5
(74>
Теплоприток от продукта при его замораживании можно иайти из за-
висимости вида
Qi ~ G' [со (/1 ^кр) +	+ с3 (/кр — /j)[,	(75}
|де с,„ с., — удельная теплоемкость продукта соответственно охлажденного
(для Мишин <=3345 Дж/(кг-К)] п замороженного [для вишни са =
2520 Дж/(кг-К)|, Дж/(кг-К); Г>,Р— температура начала замерзания соков
в продукте, 'С (для вишни /,с|, = —3,51°С); IT — относительное содержание
воды в продукте, доли единицы (для вишни Ц/’=0,731) (см. приложение 5);
<» — относительное количество вымороженной воды, доли единицы (для виш-
ни е>=0,673).
Тогда
Q? = 0,278 [3345 (10 + 3,51) + 1335900-0,731-0,673 + 2520 (—3,51 + 18)[ =
= 68537 Вт.
Площадь поверхности решетки
Q>	68537
> 5 м2,
Р ®о..тевс>.-^в ’ 3,28-1,484-1012-2,8
где А/в — температура нагрева воздуха во флюидизированном слое (в гру-
зовом отсеке аппарата); ориентировочно составляет Л/В=14-3°С (прини-
маем ДГВ=2,8°С).
Проектируем флюидизационный аппарат универсальным, т. е. для замо-
раживания продуктов как в «кипящем» (флюидизированном), так и в
плотном слоях. С этой целью поддерживающая решетка выполняется в виде
непрерывной конвейерной ленты, изготовленной из плетеной сетки с ячей-
ками размером 3x3 мм, выполненной нз нержавеющей стали.
Ширину конвейерной ленты Вр принимаем 0,8 м, тогда длина ленты
5
Z.p =-----=-------=6,2.э м.
Р Bv 0,8
Высоту неподвижного слоя продукта на решетке ориентировочно при-
мем //(|=0,04 м.
Тогда масса продукта на решетке
Gnp = //q^pQh = 0,04-5-645 = 129 кг,
6К
где ри — насыпная плотность продукта, кг/м3 (для вишни рв=645 кг/мя)
(см. приложение 8).
Объем циркулирующего воздуха
VB = FpwonT = 5-3,28 = 16,4 мз/с.
Масса циркулирующего воздуха
G„ = HBQB = 16,4-1,484 = 24,33 кг/с.
При расчете флюиднзационного аппарата должно быть выполнено ра-
венство
Q'2 — Qnp — Qa>
(76)
где Qnp, Qb — теплоприток соответственно от площади позерхностн находя-
щегося на решетке продукта и от замораживаемого воздухом продукта, Вт.
Теплоприток от площади поверхности находящегося на решетке продукта
Qnp = аТ7 „рЛ(т,
где Fпр — плошадь поверхности сферических частиц продукта, находящихся
на решетке, м2;	— средняя логарифмическая разность между температу-
рами продукта и воздуха, °C.
Площадь поверхности сферических частиц продукта, находящихся на
решетке,
6Опр________6-129
Г‘"’= бпр^э ~ 1020-0,019 = 4° М2‘
Теплоприток от замораживаемого воздухом продукта
= GBcBA<B = 24,33-1012-2,8 = 68940 Вт.
Продукт непрерывно вводится в аппарат с температурой <i = 10°C и не-
прерывно отводится из него с температурой £2=—18° С. Интенсивное пере-
мешивание частиц продукта в замораживаемом слое приводит к выравнива-
нию температур отдельных частиц. С достаточной для инженерных расче-
тов точностью можно принять, что температура продукта постоянна по все-
му объему и равна температуре выходящего из аппарата продукта.
Средняя логарифмическая разность между температурами продукта и
воздуха
•AQn —
А<„
*2 — *н,
1п-----------
^2 * —
— 18 4- 30
1П — 18 4-27,2
•здесь /Bj =fBi + <B=—30+2,8=—27,2°С.
Тогда
.Qlip = 53,7-40-13,84 = 29728 Вт.
Следовательно, равенство (76) не соблюдается и необходимо увеличить
Qnp-
QBp можно увеличить при возрастании Fnp до величины F np>Fnp.
Значение Fnp находим нз зависимости
чр
Qi
68500
53,7-13,84
= 92,17 м2.
«2
Тогда действительная масса находящегося на решетке продукта
, ЛпрР^э 92,17-1020-0,019
Gnp = Г - =-------------------------= 297,71 кг.
Действительная высота насыпного слоя продукта на решетке
G»P
Л/0 =------
297,71
= 0,092 м.
645-a
Рн^7 р
Действительная температура воздуха на выходе из грузового отсека
аппарата
,	Qnp	68500
t ’ =------4- t =-------------— 30 = — 27,22° С,
в>	GBcB 1 Bl 24,33-1012
что близко к принятой ранее температуре /Ва =—27,2° С.
Прочность флюидизированного слоя продукта находят из зависимости!
( 18 Re 4- 0,36 Re2
0.21	7 18-5770 4- 0,36-57702 \о,21
Аг
4,04-108
= 0,113 м,’

здесь
шовт</э	3,28-0,019
Re = —	• = —----------= 5770.
vB	10,8-10-6
Высота флюидизированного слоя продукта
1 — 0,36
1 —0,48
где е0—порозность насыпного слоя (для вишни ео=О,36).
Продолжительность замораживания продуктов сферической формы в ап-
парате т определяют по формуле
<?э	1 А
4/-з
и
?jpnp
/кр /с 6
Находим численные значения
4з = со — 7кр) + LWa> + с3 (/к|, — /2) = 3345 (10 4- 3,51) + 335000-0,731 X
X о ,673 4- 2520( — 3,51 4-18) = 246.500 Дж,'кг;	(78>
(77>
J в>______—
2	“
Тогда
246500-1020
(В =---------------
— 3,51 4- 28,6
Г,
= —28,6° С.
2
= 696 с = 11,6 мин.
0,019 /0,019 ,	1
6. \4-1,34 '~ 53,7
В связи с тем что масса находящегося на решетке продукта [см. усло-
вия уравнения (76)] составляет Gnp=297 кг, то она, очевидно, и будет оп-
ределять вместимость флюнднзационного аппарата.
Длина аппарата
La = Lp 4- £>б 4- 2йз 4- 26„ = 6,25 4- 0,3 4- 2-0,2 4- 2-0,2 = 7,35_м,
где Об — диаметр барабана транспортера, м (Do = 0,3 м); 63 — зазор между
барабаном и торцевыми стенками туннеля (со стороны загрузки и разгруз-
63.
жи), м (д3=0,2 м); дя — толщина стенки аппарата с теплоизоляцией, м
(дя = 0,2 м).
Ширина аппарата
,£а = Вр + В„ Ч-2В3 + 2Ви = 0,8 +0,8+ 2-0,2 +2-0,2 = 2,4 м,
где Вр, Вв — ширина соответственно ленты транспортера и центробежного
вентилятора, м (ориентировочно принимаем Вв=0,8 м).
Высота аппарата
-Яа = Яф + £>6 + Яво + 2В31 + 2ВИ = 0,113 + 0,3 + 2,8 + 2-0,5 +
+ 2-0,2 «4,60 м,
где Нво — высота секции воздухоохладителя, м (ориентировочно прини-
маем /7ВО=2.8 м); д3 —зазоры по высоте аппарата, м (принимаем д3 =
= 0,5 м).
Тепловую нагрузку на воздухоохладитель определяют по уравнению,
аналогичному уравнению (13), с учетом дополнительных теилопритоков Q4 ,
возникающих при загрузке и выгрузке продуктов.
Теплоприток через ограждения аппарата, определяемый по зависимости
(14), составляет
<?1 =0,3(2-7,35-2,4+ 2-7,35-4,60 !- 2-2,4-4,60)-(15 +28,6) = 1634 Вт.
Тепловой эквивалент работы вентиляторов воздухоохладителей ориенти-
ровочно принимают в размере 30% от Qz.
Тогда
= 0,3-68500 = 20550 Вт.
Теплоприток от поступающего в аппарат через окна загрузки и выгруз-
ки воздуха принимают в размере 40% от Qi'.
Q4 = 0,4-1640 = 656 Вт.
Тогда
Qo = 1634 -!- 68500 + 20550 + 656 = 91340 Вт.
Площадь поверхности воздухоохладителя находят из формулы (16),
принимая, что коэффициент теплопередачи воздухоохладителя kBO равен
13 Вт/(м2-К).
Разность между температурами воздуха и холодильного агента из-за
сравнительно небольшого изменения температуры воздуха в грузовом отсеке
аппарата (Д<В=2,8°С) можно принять как среднюю арифметическую, и она
составит при температуре кипения холодильного агента /0=—4(Г С
Д<0=<с—<0 = —28,6 +40 = 11,4° С.
Тогда
?во =
91340
13-11,4
= 613 М2.
Для непрерывной работы морозильного аппарата воздухоохладитель из-
готовляют из шести самостоятельных секций, изолированных друг от друга
специальными перегородками. Так как одна из них периодически отключается
для оттаивания, в морозильном аппарате непрерывно работают только пять
секций. Поэтому расчетная теплопередающая площадь поверхности каждой
секции
64
Полагаем, что воздухоохладитель будет изготовлен из труб размером
58x2,5 мм, оребренных лентой толщиной бр = 0,8 мм и высотой ребра /<,,=
= 30 мм с шагом оребрения /р=20,0 мм. Площадь поверхности охлаждения
1 м такой трубы f' составляет 0.76 м2/м Тогда длину труб одной секции
воздухоохладителя можно найти из зависимости (21).
Длина труб в секции
122,6
7.тр = —— = 161,18 м.
тр 0,76
Секции воздухоохладителя расположены под решеткой. Каждая секция
размещается на '/е длины решетки. Тогда длина секции составит
6,25
/гр = g =1 >04 м-
Количество труб, которое можно разместить на этой длине при растоя-
11Ш1 между ними 51=0,104 м,
/тр _	1,04
«I —	0,104
1 ~ 9 шт.
Ширину секции воздухоохладителя принимаем равной ширине поддер-
живающей решетки.
Тогда длина труб в одном горизонтальном ряду
Л' =	-= 0,8-9 -= 7,2 м.
Количество горизонтальных рядов труб в секции воздухоохладителя
/-гр 161,18
«> = —-----------^22,0.
”	7.2
Высота секции воздухоохладителя
Я„о = (Я2 ь- Ох? -= (22 + 1)0,115 = 2,64 м.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в циркуляционном
лольце ДР можно найти из уравнения
ДР = (ДРф + ДРр 4- ДР„О + ДР11ОВ + ДР„х + АРднф) а,
где ДРф, ДРГ, ДРво, ДРпоп, ДРВх, ДРдиф — аэродинамическое сопротивление
соответственно флюидизированного слоя продукта, поддерживающей решет-
ки, оребренной секции воздухоохладителя, поворотов, воздуха при входе в
вентилятор, диффузора, Па; а — коэффициент, учитывающий сопротивление
треиня в канале (а=1,1).
Аэродинамическое сопротивление флюидизированного слоя продукта
, ft. ,о,2 а	/
ДРф = 1,67 Re——	—= 1,67 (5770-
\ J	f	\
0,148\
0,019 /
0,2 297,71
—= 844 Па,
§ а
Аэродинамическое сопротивление поддерживающей решетки с ячейками
размером 3x3 мм и живым сечением для прохода воздуха £=0,308
ДРр= 13,72w*1T— 43,12®our + 119,36= 13,72-3,28-! —43,12-3,28 +
+ 119,36= 125,5 Па.
Аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохладителя
находят пз зависимости (32).
3 Зак. 233
65
Число Рейнольдса, входящее в зависимость (32), при кинематической
вязкости воздуха vB= 10,8-10-® м2/с (при /0=—40* С составит
Тогда аэродинамическое сопротивление оребренной секции воздухоохла-
дителя при расстоянии между ребрами [см. формулу (34)] {7=20—0,8—
-—2-2=15,2 мм будет равно
( 30 \°,45	15,2	0,72
ДР„О = 1,35-23 ——	—~~)	(11540)-°’24-3,282.1,484 =91,3 Па.
\ 38 /	\ 38 /
Аэродинамическое сопротивление поворотов определяют по формуле
(39), считая, что «по»=4, а скорость движения воздуха в сечении поворота
wnoB=2 м/с. Коэффициент местного сопротивления поворотов ЕВпВ=1,5.
Тогда
22
Д-Рцов = 4-1,5—— 1,484= 17,8 Па.
Аэродинамическое сопротивление воздуха при входе в вентилятор рас-
считывают по уравнению (71).
Количество циркулирующего через одну секцию воздуха
V’ = - *6’4. _ з,28 м3/с.
Для подачи такого количества воздуха выбираем центробежный венти-
лятор типа ЦЧ-70 № 6,3. Диаметр всасывающего окна dB=0,7 м. Скорость,
движения воздуха во входном окне вентилятора находят из зависимости-.
аналогичной зависимости (40)
3,28-4
u.'„v =---------= 8 ,.">2 м/с.
3,14-0,72
Тогда
8,522
ДРвх=0,5—г—- 1,484 = 26,93 Па.
ВЛ >	2
Аэродинамическое сопротивление диффузора определяют по формуле
(41), записанной для аэродинамического сопротивления диффузора в виде
w~ „
выХ
АРдиф ~ ?Диф 2	®в’
где £ДВф — коэффициент местного сопротивления диффузора, величина кото-
рого для диффузора с углом раскрытия 90е составляет 0,15; tt'BI.IX — ско-
рость движения воздуха в выходном окне вентилятора ЦЧ-70 № 6,3 (в су-
женном сечении диффузора), при расходе воздуха 3,28 м3/с шВИх=16 м/с-
Тогда
ДРдиф = 0.15~- 1.434 = 28,5 Па.
Находим численное значение
ДР=(844+ 125,5 + 91,3+ 17,8 + 26,93 + 28,5) 1,1 = 1247,4 Па-
66
Напор вентилятора, приведенный к воздуху температурой 20° С и плот-
ностью рв= 1,2 кг/м3, составит
Л о « п 6 20
Д/+о = &Р------
6в
1247,4-1,2
1,484
1010 Па.
По характеристике вентилятора ЦЧ-70 № 6,3 при подаче воздуха в ко-
личестве 3,28 м3/с и напоре Д7)2о=Ю1О Па коэффициент полезного действия
вентилятора т]в = 0,7.
Мощность электродвигателей вентиляторов, определяемая по формуле
(42), равна
16,4-1247,4
/V, =-------------
0,7
= 29224 Вт.
В предварительном расчете тепловой эквивалент работы электродвига-
телей вентиляторов ориентировочно был принят 20 500 Вт. Действительный
тепловой эквивалент выше предварительно принятого. Так как эта ошибка
не превышает 10%, то пересчет производить не нужно.
Производительность аппарата в случае замораживания в нем сливы
можно найти по формуле
где 6'(,л — вместимость аппарата при замораживании в нем сливы, кг;
т, л — продолжительность замораживания сливы, с.
Вместимость аппарата при замораживании в нем сливы
GCJ — //(.Т'рОц = 0,12-5-584 — 350 кг.
здесь //о — высота насыпного слоя сливы на поддерживающей решетке, м
(//о=0,12 м); ря — насыпная плотность продукта, кг/м3 (для сливы ря =
= 584 кг/м3).
Продолжительность замораживания сливы определяют по формуле (77).
Удельное количество теплоты, отводимой от 1 кг продукта при замо-
раживании [см. формулу (78)], для сливы составит
q' = 3680 (10 — 1,7) + 335000-0,857-0.673 + 2380( — 1,7 + 18) = 262553 Дж/кг.
Коэффициент теплоотдачи от площади поверхности продукта к воз-
духу находят из зависимости (74), принимая , что эквивалентный диаметр
сливы d э равен 0,031 м.
Полагаем, что скорость движения воздуха в грузовом отсеке аппарата
при замораживании в нем сливы не изменяется (шоцт = 3,28 м/с).
Тогда
а' =0,62
0,0217
О,О310-5
3,28°'5
(10,8-1O-6)0-5
= 42,2 ВгДм2-К).
Продолжительность замораживания сливы
262553-1040	0,031 / 0,031	,	1 \ _ _
( — 1,7+28,6)'	6 \ 4-1,718	42,2 /	° ° С'
Производительность аппарата при замораживании в нем сливы
G' =  Зав- _ 0,232 кг/с.
1510
3*
67
Скорость движения конвейера определяют по формуле, аналогичной фор-
муле (70),
Lv	6,25
«’к =	=	— = 0,0041 м/с = 0,25 м/мин.
rCJ	1о 10
16. Аппарат для замораживания в жидком хладоносителе
упакованной в пленку птицы
Аппарат для замораживания в жидко.м хладоносителе упакованной в
пленку птицы (куры) имеет производительность G'=600 кг/ч=0,167 кг/с.
Начальная температура продукта t, =6° С, а конечная f2=—18°С. Средняя
температура хладоносителя te ——32“ С. В качестве хладоносителя использу-
ют водный раствор хлористого кальция, концентрация которого £=27,5%.
Конструктивно аппарат выполнен е орошением птицы на верхней ветви кон-
вейера и ее погружением на нижний.
Принципиальная схема аппарата для замораживания в жидком хладо-
носителе упакованной в пленку птицы представлена на рис. 13.
Рис. 13. Принципиальная схема аппарата для замораживания в жидком
хладоносителе упакованной в пленку птицы:
I — ванна с хладоноентелем; 2 —насос для заполнения гидрозатворов; 3 — гпдрозатвор
разгрузочного устройства; 4, 6 — выталкиватели; 5 — гидрозатвор загрузочного устрой-
ства; 7—гребенка с форсунками; « — трубопровод подачи хладоносителя к гребенке с
форсунками; 9 — грузовой конвейер; Ю — испаритель; 11 — трубопровод подачи хладо-
носителя в ванну, 12 — циркуляционный насос.
Прн расчете аппарата требуется определить продолжительность замора-
живания птицы, вместимость аппарата и его габаритные размеры, тепловую
нагрузку на испаритель, массовый расход циркулирующего хладоносителя
теплопередающую площадь поверхности испарителя.
При расчете продолжительности замораживания птицы [см. зависимость
(77)] учитывают дополнительное термическое сопротивление упаковки. В ка-
честве упаковки использована полиэтиленовая пленка толщиной 5ц=0.001 м
в теплопроводностью дц=0,2 Вт/(м-К).
Удельное количество теплоты, отводимой от 1 кг продукта (птицы)
прн его замораживании [см. формулу (78)], составит
9з = 3807(6 + 1,5) + .335000-0,7.0,82 ф- 1570 (IS — 1,5) = 246747 ( к/..г.
68
При определении эквивалентного диаметра птицы [см. зависимость
F пр
(45)] полагают, что отношение —-——40 м~>.
» пр
Тогда
6
</, =----—0,15 м.
э 40
Пз-за отсутствия экспериментальных данных, определяющих коэффици-
ент теплоотдачи при орошении тел сложной формы, а также учитывая, что
скорость стекания пленки жидкости по поверхности продукта (птицы) су-
щественно превышает скорость движения хладоносителя в аппарате, расчет
коэффициента теплоотдачи будет проведен для худших условий, т. е. для
условий погружения птицы в жидкий хладопоситель.
Среднюю скорость движения хладоносителя в ванне аппарата (скорость
фильтрации) w,[, примем равной 0,07 м/с.
Для условии теплообмена при замораживании птицы в хладоиоснтеле
(GrPr> 105) справедливо уравнение подобия вида
Nu = 0,15 Re0-33Gr°’1Pr0-43.
Число Рейнольдса для условий замораживания птицы при ее погруже-
нии в жидкий хладопоситель с учетом порозпости продукта (е=0,5)
®ф'уэ 0,07-0,15
Re = —— =--------------!-----= 1544,
evs	0,о-13,6-10—,)
что соответствует ламинарному режиму, для которого число Грасгофа оп-
ределяется зависимостью
А'"'э47'
где р — коэффициент объемного расширения хладоносителя, равный
Ts 273 — 30	243
Для ориентировочной оценки влияния естественной конвекции на тепло-
обмен примем в первом приближении АТ=10К.
Тогда
9,81-0,153-10
243 (13,6-10~6)2
= 0,737-107.
Число Прапдтля для хладоносителя при температуре t,——30° С равно
Рг=95,5.
Число Пуссельта
Nu = 0,15 (1544)0,33 (0,737- 1О7)°’,,(95,5)0>43 = 59,28.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности птицы к хладоноептелю опре-
деляют из зависимости, аналогичной зависимости (7), если теплопроводность
хладоносителя (при t, = —30° С) f.s = 0,492 Вт/(м-К),
59,28-0,492
а =-------------= 194,5 Вт/(м2-К).
69
Тогда продолжительност!, замораживания птицы
246747-1050	0,15 Г 0,15	(	1	0,0'J01\l
—1,5 + 30 '	6	[4-1,32'\ 194,5‘ 0,2 ]]=о960 с-
Вместимость аппарата, определяемая по уравнению (63), будет равна
6 = 0,167- 5960 = 995,32 кг.
Объем птицы в аппарате
„ G 995,32
V,, =----=	- = 0,948 м\
О,,	1050
Шприцу конвейерной ленты аппарата В.-, примем равной 0,5 м. При од-
норядном расположении птицы па ленте шириной 0,5 м разместится четыре
тушки (пп = 4). Перегородки па конвейерной лейте имеют высоту йв=0,15 м
и укреплены с шагом хп = 0,12 м.
Тогда объем одной секции (кармана)
Vc = stlh,,В_, =0,12-0,15-0,5 = 0,009 мТ
Объем, занятый тушками птицы в одной секции,
К' = nt'„ = 4-0,00114 = 0,00456 м3.
где с’л — объем одной тушки птицы, величина которой составляет vn =
= 0,00114 м3; масса одной тушки птицы, кг (для кур
= 24,83 м.
_	_ 1,2
Опр 1050
£п=1,2 кг).
Действительная порозпость продукта в ванне аппарата
Vc —	0,009 — 0,00456
=----------= —----------------= 0,493.
д Гс	0,009
Расхождение с принятой ранее порозностыо продукта (0,5) составляет
менее 1.5%, что вполне допустимо.
Длина конвейера аппарата
, Gs„ 995,32-0,12
Lk== =	4-1,2
С учетом работы верхней и пижпеи ветвей конвейера длина его актив-
ной рабочей части
Л’ 24,83 1П
Л. =----- =-------- = 12 м.
ь 2	2
Длина аппарата £а с учетом вспомогательных элементов, толщины теп-
лоизоляции би, диаметра барабана De и высоты перегородки йп
£а = LK + Dq + 2Лц + 28„ = 12 + 0,2 + 2-0,15 + 2-0,1 = 12,7 м.
Ширина аппарата с учетом ширины ленты конвейера Ь, бокового зазо-
ра б.,
Ва = б + 2о3+26И = 0,5 + 2-0,01 +2-0,1 =0,72 м.
Высота аппарата с учетом вспомогательных элементов
//., = D6 + 2ft„ + ЛгР + 22ц = 0,2 + 2-0,15 + 0,15 + 2-0,1 =0,85 м,
где Лгр — высота распределительной трубы с форсунками, м (йтг=0,15 м).
70
Тепловую нагрузку на испаритель находят по формуле, аналогичной
формуле (13).
Теплоприток через ограждения аппарата рассчитывают по уравнению
(14)
Qj = 0,4 (2-12,7-0,72 + 2-12,7-0,85 + 2-0,72-0,85)-(30 4- 30) =986 Вт.
При определении теплопритока от продукта используют зависимость
(62)
Q2 = 0,167-246747 = 41206 Вт.
Эксплуатационные теплопритоки принимаем в размере 10% от Q2
Q4 =0,1-41206 = 4120 Вт.
Тогда тепловая нагрузка на испаритель
Qo = 986 + 41206 + 4120 = 46312 Вт.
Массовый расход циркулирующего хладоносителя находят из зависи-
мости (56), принимая, что температура нагреваемого в аппарате хладоно-
снтеля А/, = 4°С, а теплоемкость при ts=—30° С с,=2742 Дж/(кг-К).
Тогда
46312
~2742-4 = 4’2 КГ/С-
= 9,86° С.
Мт
Теплопередающую площадь поверхности испарителя определяют по фор-
муле, аналогичной формуле (16), а среднюю логарифмическую разность
температур—нз зависимости, аналогичной зависимости (17), полагая, что
температура кипения t0——10° С, а коэффициент теплопередачи панельного
испарителя А’и = 300 Вт/(м2-К):
»—28 + 32
=	— 28 + 40
In----------
— 32 + 40
Тогда
46120
---------= 15,6 м2.
300-9,86
Подбираем испаритель 20ИП с теплопередающей площадью поверх-
ности 20 м2.
17. Плиточный морозильный аппарат периодического действия
с горизонтальным расположением плит для замораживания
продуктов в блоках
Аппарат периодического действия с горизонтальным расположением плит
для замораживания мяса в блоках, уложенных в противни, имеет произво-
дительность G' = 500 кг/ч=0,14 кг/с. Температура продукта соответственно:
начальная Л=15°С и конечная t2=—20° С.
Принципиальная схема плиточного морозильного аппарата е горизонталь-
ным расположением плит представлена па рис. 14.
Прн расчете морозильного аппарата требуется определить продолжи-
тельность замораживания блока, геометрические размеры и количество моро-
зильных плит, теплопритоки в аппарат, емкость испарительной системы ап-
парата, количество жидкого хладагента, циркулирующего в системе, гидрав-
лическое сопротивление испарительной системе аппарата н мощность электро-
двигателя циркуляционного аммиачного насоса.
71
Продолжительность замораживания блока определяют по зависимости
(69).
Количество удельной теплоты, отводимой от 1 кг мяса при заморажи-
вании, находят по формуле (67)
q3 = 332000 — 0 = 332000 Дж/кг.
Рпс. 14. Принципиальная схема пли-
точного морозильного аппарата с го-
ризонтальным расположением плит:
1 — опорная площадка; 2—гидравличе-
ский цилиндр; 3 -- морозильная плита:
4—траверса; 5 — изолированный кон-
тур аппарата; 6 — сменный ограничитель-
штифт.
Коэффициент теплоотдачи от
площади поверхности морозильной
плиты к кипящему холодильному
агенту зависит от вида хладагента
и удельной тепловой нагрузки:
ч -- f (Л, ?ср),
где А — постоянная, зависящая от
плотности теплового потока и вида
холодильного агента.
Средний удельный тепловой по-
ток от плошадп поверхности замора-
живаемого блока к площади поверх-
ности морозильной плиты 4/,-р опре-
деляют по уравнению
Обл
9ср = 2Гб.,т '
здесь Се.,—-количество теплоты,
отводимой от блока (пли блоков,
расположенных на одной плите)
при его замораживании в аппа-
рате, Дж; Гел — площадь соприкос-
новения блока мяса (или блоков,
расположенных на одной плите)
с морозильной илитон, м2.
В формулу (79) входит неизвестная продолжительность заморажива-
ния блока, величина которой в свою очередь определяется в зависимости от
коэффициента теплоотдачи от поверхности плиты к кипящему холодильному
агенту. Такую задачу можно решить методом последовательного прибли-
жения. Задаваясь продолжительностью замораживания блока, вычисляют
средний тепловой поток от поверхности замораживаемого блока к площади
поверхности морозильной плиты, а затем и коэффициент теплоотдачи от по-
верхности плиты к кипящему хладагенту.
Подставляя найденное значение коэффициента теплоотдачи в формулу
(69), определяют продолжительность замораживания блока.
Продолжительность замораживания блока т принимаем ориентировочно
5400 с.
Коэффициент теплоотдачи при кипении жидкого хладагента находят по
формуле

Для аммиака при плотности удельного теплового потока ^cr=2000-i-
4-2500 Вт/м- Д = 1,76 Вт/(К-м0'6).
Значение фол находят нз зависимости
Сбл = £бл«бл (й — /г),
где gr,.t — масса одного блока, м (принимаем блок размерами 0,8Х0,25Х
Х0,06 м); па.ч—количество размещаемых на одной морозильной плите бло-
ков (Лб..1=6).
72
Находим численные значения:
А'б., = (0,8-0,25-0,06) 1070 = 12,8 кг;
= 1,28-6 (332 — 0) 10* = 25500 Дж;
/•6л = 0,8-0,25-6 =1,2 м2.
Тогда
9ер
2550)-IQi
2-1,2-5400
= 1967 Вт/м2,
а
а = 1.76-19700'7 = 356 Вт/(м2-К).
При этих условиях продолжительность замораживания блока
332-10»-1070
т ==--------------
— 1 -•- 40
0,06 / 0,06	1 \
2 \4-1,14 ‘ 356 J
=4368 с.
Найденная расчетом и принятая продолжительность замораживания бло-
ка совпадают плохо, а поэтому расчет следует продолжить.
Принимаем новую продолжительность замораживания т=4320 с.
Тогда по аналогии
25500-103
2-1,2-4320
2463 Вт'м2;
(jt= 1,76-246!)"’7 = 1,76-237 = 417 Вт (м-»-К);
332-10»-1070	0,06 / О,об	1
Х — I -|- 40 '	2	\4-1,14	417
4262 с.
Найденная расчетом и принятая продолжительность замораживания бло-
ка совпадают хорошо (расхождение менее 1,5%).
Так как между блоком замораживаемого продукта и плошадыо по-
верхности противня могут находиться воздушные прослойки, которые уве-
личивают термическое сопротивление теплопередаче и удлиняют продолжи-
тельность замораживания, действительную продолжительность заморажива-
ния блока тд определяют по формуле
г
= ——•
у
где ([' — коэффициент, учитывающий неплотный тепловой контакт (<р'=0,85).
Тогда
4260
т. = —— = а011 с.
0,85
Продолжительность цикла замораживания блока находят из зависимости
(9), принимая, что продолжительность загрузки и выгрузки тзв = 789 с, и
тогда тц=5011+789=5800 с.
Принимаем, что аппарат работает в две смены (тр=16 ч в сутки), число
циклов работы аппарата составит
16-3600
Геометрические размеры морозильных плит определяют следующим об-
разом.
73
Длина морозильной плиты
/.,л = (*блпбл) + 5Zi + 2Z2 = (0,25-6) + 5-0,03 + 2-0,05 = 1,75 м,
где ббл — ширина блока, м (бел = 0,25 м); «од—число блоков, расположен-
ных на одной морозильной плите (псл=6 шт-); A, h — расстояние соответ-
ственно между блоками, расположенными на морозильной плите (принимаем
/| = 0,03 м), и от блока до края морозильной плиты (принимаем /2=0,05 м).
Ширина морозильной плиты
бил = 1бл + 2Zo = 0,8 -г 2-0,05 =0,9 м,
где /г,л—длина блока, м (/,-,л = 0,8 м).
Количество морозильных плит в аппарат? 7пл можно найти из зави-
симости
„	500-16	„
Znjl =---------= — - --— = 11 шт. (принимаем 2„л = 12 шт.).
ёблПцПбл 12.8-10-6
Теплопритоки в плиточный аппарат периодического действия находят
по уравнению
Go = Qi + Q2 + Q2 т" Q2;
где Qi, Q2, Q2 , Q.> —теплопритоки соответственно через ограждение ап-
парата [см. формулу (14)]. от замораживаемого продукта [см. выражение
(62)3. от металла плит при их охлаждении, от металла противней при их
охлаждении, Вт.
Габаритные размеры ограждений аппарата следующие: Z-a = 2550 мм,
=1390 мм, //„=2200 мм. При коэффициенте теплопередачи Ан=
= 0,46 Вт/(м2-К) и температуре наружного воздуха /„=12° С теплопритоки
через ограждения аппарата составляют	Qi = 0,46(2-2,2-1,39+2-2,2-2,55+
+ 2-1,39-2,55) (12+ 40) =584 Вт.
Теплоприток от замораживаемого продукта согласно зависимости (62)
Q-2 — 0,14-332000 = 46480 Вт.
Теплоприток от металла плит при их охлаждении находят по формуле
б?1к1с11Л21|Л (/|1Л Zq)
V2 —
где бпл—масса одной плиты, кг (Спл=42 кг); спл— удельная теплоем-
кость металла плиты для алюминиевого сплара, из которого изготовляются
плиты, Дж/(кг-К) [спл=880 Дж/(кг-К)]; Z„ л — температура плиты перед
охлаждением, °C (ZnJI =—30°С).
Находим численное значение
, 42-880-12 ( — 30 + 40)
=----------------------= 77n Rt
Теплоприток от металла противней определяют по уравнению
OnptupZnp (/бл - Zq)
q2 =
Иц
где Gnp— масса одной противни с крышкой, кг (Gnp=2,0 кг); спр— удель-
ная теплоемкость металла противней, Дж/(кг-К) [спр = Спл = 880 Дж/(кгХ
ХК)]; <пр—температура металла противней после оттаивания блока,
°C (Znp=12°).
Количество противней в аппарате
Z..P = (2,1Л — 1) «вл = (12 — 1) 6 = 66 шт.
74
Тогда
<?;=
2-880-6-11 (12+40)
5800
= 1041 Вт.
jеплопрптоки в аппарат
Qo= 584 + 46480 + 770	1041 = 48875 Вт.
Емкость испарительной системы аппарата необходимо знать для под-
бора аммиачного циркуляционного насоса, циркуляционного и дренажного
ресиверов, обслуживающих морозильный аппарат.
При расчете емкости морозильных плит полагаем, что морозильная пли-
та имеет 18 каналов размерами 6хЛ = 22Х11 мм. Длина одного канала
1640 мм. Каналы соединены по три параллельно в шесть последовательных
групп.
Общая длина пути холодильного агента в каждой морозильной плите
£ = 6-1,64=9.8 м.
Тогда емкость каналов 12 морозильных плит составит
Г„л = 0,022-0,011 • 1,64-18-12 = 0,0857 м\
При определении емкости коллекторов длину коллекторов принимаем
/,.= 1800 мм, диаметр газового коллектора rf2=110 мм, а жидкостного d] =
= 55 мм.
Тогда объем коллекторов
л , о	3.14
V\-=—р/,; (d; + d]) =—— 1,8(0,112 4-0,0552) =.-0,0214 мз.
Принимаем длину ип'жнх шлангов /,„=800 мм, их количество пш =
= 12-2 21, диаметры duli -0,025 м, ЛШг=0,02 м.
Toi.ia емкость гибких шлангов, соединяющих морозильные плиты с кол-
лекторами,
л . оч	3,14
— (d;. +4!)я„/ш = ——(0,02э2+ 0,0202)0,8-24 = 0,016 м3.
4	4
Емкость испарительной системы аппарата
Ки= К,,., +Кк +Кш = 0,0865 + 0,0214 + 0,016 = 0,1239 м3.
Оа =
Количество жидкого холодильного агента (аммиака), циркулирующего
в системе, находят по формуле
Q.pi'	48875-20
—----=-----------= 0,705 кг/с,
га	1390000
(80)
где га — теплота парообразования жидкого холодильного агента, Дж/кг
(при температуре кипения /0=—40°С га = 1390-103 Дж/кг); п'—кратность
циркуляции холодильного агента в морозильных плитах (и'=20).
Объем циркулирующего жидкого агента определяют по формуле
Va = Gaw' =0,705-1,45-10-3= 1,0222-10~з мЗ/с=3,70 мЗ/ч,	(81)
здесь v'—удельный объем жидкого холодильного агента (для аммиака),
м3/кг (при /0=—40° С v'= 1,45-10~3 м3/кг).
Гидравлическое сопротивление испарительной системы находят по урав-
нению
ДР = АР] + ДРо + ДРз + ЛР4 + АР5 + ДР6 + А Ру,
где ДР,, ДРу, ДРз, ДР4, ДРз, ДРб, АР?, — гидравлические сопротивления соответ-
ственно каплов морозильных плит, поворотов каналов в морозильных плитах
гибкого шланга, по которому парожидкостпая смесь отводится из морозильной
75
плиты, парового и жидкостного коллекторов, гибкого шланга, по которому жид-
кость подается к морозильной плите, дроссельной шайбы, установленной при
входе холодильного агента в морозильную плиту, Па.
Гидравлическое сопротивление каналов морозильных плит находят из
зависимости
v" — V'
ЬР\ = 78,5лтр------g—
'а
где Лтр — коэффициент трения жидкого холодильного агента (для жидкого ам-
миака ЛтР = 0,05); v" — удельный объем сухого насыщенного пара холодиль-
ного агента (для аммиака), м3/кг (при /0=—40° С v"= 1,315 м3/кг).
Удельный тепловой поток
Gar„
/ЦЛ^ПЛ^ИЛ
0,0352-1390-10*
1,7-0,835-12
= 2872 Вт/м2.
здесь £пл, Впа—длина (/.ил =1700 мм) и ширина морозильной плиты
(Впл=835 мм), мм.
Эквивалентный диаметр сечеипя капала морозильной плиты
46ft 4-0,022-0,011
d3 =------------:-------------------= 0,0146 м.
2(6 4-ft) 2(0,022 |-0,011)
Гидравлическое сопротивление каналов морозильных плит
Pt = 78,5-0 ,05
1,315— 1,45-10-3
(1390-10-3)2
' 9,8 \з
,0,0146/
28702-20 X
(	1,45-10-з	\
X И + .	_	2-201 = 34540 Па.
\	1,31а— 1,4а-10 J /
Гидравлическое сопротивление поворотов каналов в морозильных пли-
тах определяют по уравнению
кП е.	ил 1
2 •— Снон^ион	n * t
2 vcp
где £пов — коэффициент сопротивления поворота (?пов=1,5); таов — число
поворотов холодильного агента в морозильной плите (тЯов = 10).
Скорость движения холодильного агента в каналах морозильных плит
находят по формуле
Г^пл —
/гр^|1Л
Средняя удельная плотность потока холодильного агента
X 1,315 = 0,0674 мз/кг.
Площадь сечения состоящей из трех каналов группы
/ г₽ = (0,022 • 0,011) 3 = 7,26 • 10-4 м2.
Находим численное значение
0,705-0,0674
7.ж.10-ч:12
7в
Гидравлическое сопротивление поворотов каналов в морозильных пли-
тах
5,492	1
ЛР, = 1,5-10 —-----•-----— = 3353 Па.
2	0,0674
Гидравлическое сопротивление гибкого шланга, по которому парожид-
костная смесь отводится из морозильной плиты в коллектор, находят по
уравнению
1
г'ср
Коэффициент трепня жидкого холодильного агента в гибком шланге
определяют по формуле
0,3164
•'гр- Re0.25
Откуда
Re =-------
12,3-0,02
ТгпоГ = 1,2000>
где va — кинематическая вязкость парожидкостиой смеси (для кипящего
холодильного агента принимаем va = 4,06-10 7 м2/с).
Скорость движения жидкого хладагента в гибком шланге рассчитывают
по уравнению
<Wi>	0,705-0,0674-4
	=--;----------= 12,6 м/с.
л<Л„-----------------------3,14-0,02-’-12
——
Тогда
0,3164
Лтр =--------nvi = о ,0173.
гР 112000 °’20
Местные сопротивления гибкого шланга определяют по формуле
V = 51 + ?2 + $3.
где 1-], Ег, Ез — коэффициенты местного сопротивления входа парожидкостиой
смеси в гибкий шланг из морозильной плиты, поворота парожидкостиой сме-
си в гибком шланге, выхода парожидкостиой смеси из гибкого шланга в
паровой коллектор.
Находим численное значение
6ч =0,5+ 1,5 + 1,0 = 3.
Тогда

0,0173
0,8
0,02
12,62
2-0,0674
= 4345 Па.
Гидравлическое сопротивление парового коллектора находят по фор-
муле
„	(	I	\ W,;	1	Н
ДР4== Ь,,—— +5к —,
\	d‘i	/2	vcp	vci,
77
где Н — высота столба парожпдкостной смеси над морозильной плитой,,
(/7 = 0,875 м);	— коэффициент, учитывающий поворот аммиака в верхней
части коллектора (gK=l,l).
Скорость движения парожпдкостной смеси в паровом коллекторе на-
ходят по зависимости
л</2
----- .9
4
к
0,705 (),0694-4
3,14-0,1102.2 ~
2,57 м/с.
Находим численные значения
2,57-0,110
4,06-10-7
=696305
и
0,3164
,гр =------= 0,0109.
р 696305 0,2
Тогда
ДР4 =
! 8
0,0109—И-+ 1,1
,	0,110
2,572
2
1	0,875
------— —------= 49,02 Па.
0,0674 0,0674
Гидравлическое сопротивление
уравнению
жидкостного коллектора рассчитывают по
I
lp5 =
ш'
Н
2
Буквенные обозначения и их численные значения величии l\, gK, Н к
v', принятые здесь и в формулах для определения гидравлического сопро-
тивления парового коллектора, аналогичны.
Находим численные значения:
“’к
G'v'
nd2,
——7-2
4
0,705-1,45- Ю-з
3,14-0,0552.2
= 0,26 м/с;
0,26-0,055
2,2-10-7
= 6500;
0,3164
Лтр~ 65OOO0,25 ~
0,02,
1,8
0,055
0,262
2
ДР5 = (0,02
1	0,875
	—---------= — 558 Па.
1,45-Ю-з---------------1,45-10-3
Гидравлическое сопротивление гибкого шланга, по которому жидкость
подается к морозильной плите, находят по уравнению
1
V
78
здесь
G'u'
wul =
0,70-5-1,45-10-3-4
3,14-0,0252
= 2,08 м/с.
4
Тогда
Re =
2,08-0,025
2,2-107
0,316
3.	'
= 236363,
236363 0,25	0,014
ЛР13
0,014
1__
0,025
+ -3
1,052
1,45-10--’-2
1400
Па.
Гидравлическое сопротивление дроссельной шайбы, установленной при
входе жидкого холодильного агента в морозильную плиту, обычно состав-
ляет 15 000—20 000 Па. Принимаем ДР7=20 000 Па.
Гидравлическое сопротивление испарительной системы морозильного ап-
парата
ДР = 34540 + 3353 + 4345 4-49,0 — 558+1400 + 20000 = 63129 Па.
Гидравлическое сопротивление в подводящих трубопроводах принимаем
равным 10% от ДР, тогда
ДР' = 1,1 ДР = 1,1 -63129 = 69442 Па.
Мощность электродвигателя циркуляционного аммиачного насоса нахо-
дят по формуле, аналогичной формуле (42),
1,0222-10-3.63442
,Vf = -------7-^--------= 154 Вт.
0,42
18. Роторный морозильный аппарат для замораживания
продуктов в блоках
Роторный морозильный аппарат для замораживания продуктов (рыбы)
в блоках размером 800X250X60 мм имеет производительность С—
= 1000 кг/ч=0,277 кг/с. Начальная температура рыбы ^ = 20° С, конечная
температура замороженного блока t2=—20“ С. Температура кипения холо-
дильного агента (R22), циркулирующего в плитах t0 равна —40° С.
При расчете роторного морозильного аппарата требуется определить
объем и массу блока, продолжительность его замораживания, вместимость
аппарата и количество морозильных секций, угол между секциями в роторе
аппарата, внутренний и наружный диаметр ротора, теплопрнтоки в аппарат,
а также объемный и массовый расходы холодильного агента, циркулирую-
щего в морозильных плитах аппарата.
Объем замороженного блока v\
vl= 0,8-0,25-0,06 = 0,012 м3.
Масса блока gi
£1 = 0,012-1000 = 12 кг.
Продолжительность замораживания блока находят из зависимости (69),
учитывая дополнительное термическое сопротивление упаковки блока.
79
Удельное количество теплоты, отводимой от 1 кг замораживаемой рыбы,
определяют по уравнению (67)
9з = 317600 — 0 = 317690 Дж/кг.
Полагаем, что роторный морозильный аппарат работает с подачей в
каналы морозильных плит переохлажденного холодильного агента. Тогда при
турбулентном движении холодильного агента в каналах морозильных плит
коэффициент теплоотдачи находят из уравнения подобия вида
Nu =0,021 Re°’8Pr°’43
(82)
здесь ег — коэффициент, учитывающий изменение коэффициента теплоотдачи
по длине канала морозильной плиты
РГИ
Полагаем, что~—
Р1С
г/ равны 1.
Число Рейнольдса [см. уравнение (82)] определяют по формуле, анало-
гичной формуле (8). В качестве определяющего размера принимают эквива-
лентный диаметр сечения канала морозильной плиты размерами ЬиХЬк =
= 20х 10 мм.
Эквивалентный диаметр, рассчитываемый по зависимости (37), составит
4-20-10]
2(20+ 10)
13,3
мм = 0,0133
м.
Тогда число Рейнольдса при скорости движения холодильного агента в
каналах морозильных плит шк = 0,2 м/с н его кинематической вязкости va =
= 2,47-10”' м2/с (при /с=— 40° С)
Re =
0,2-0,0133
2,47-KJ7
= 10700.
Число Нуссельта прн Рг=3,26 (для R22 прн /0=—40° С)
Nu = 0,021  10700°’8-З.26°'43 =60,05.
Коэффициент теплоотдачи от поверхности канала плит к циркулирую-
щему хладагенту находят из зависимости (7) и при теплопроводности жид-
кого R22 Х'=0,]181 Вт/(м-К)
60,05-0,1181
0,0133
= 533,2 Вт/(м2-К).
Принимая термическое сопротивление упаковки, выполненной из пара-
финированной бумаги толщиной бу = 0,475 мм = 0,000475 м, и теплопровод-
ностью Ху = 0,076 Вт/(м-К) (см. приложение 9), отношение равно
су	0,000475
лЗ 0,076
= 0,0062 м2-К,'Вт.
Продолжительность замораживания блока при /?=0,125 и Р=0,5 со-
ставит (см. приложение 6)
317600-1000	Г	0,06	! 1	\1	_
т =---------------- 0,06 0,12-э ~----+0,5----------F 0,00620 = 528а с =
— 1 —(—40)	L	1,105	1.533,2	/J
= 1,468 ч.
Вместимость аппарата находят из зависимости (63)
G = 1000-1,468= 1468 кг.
Принимаем, что роторный аппарат выполнен из морозильных секций,
состоящих из трех плит: одна (средняя) плита — неподвижная, а две дру-
80
гие (боковые)—подвижные (рис. 15). Число блоков в секции при размере
плит /.плХ/Л1л = 1650X510 мм составляет 8 шт. Масса продукта в секции
gc=8-12=96 кг.
Количество морозильных секции в аппарате
1468
Пс =------ ~ 1о.
96
Угол между секциями в роторе аппарата
360	360
а'=------=. ——- = 24 .
1а
Внутренний диаметр ротора определяют по формуле
77СОС -J- (Пс — 1) 63
^ВН	»
где 6С—толщина секции, мм; 63=—зазор между секциями, мм (6Э=
= 63 мм).
Рис. 15. Принципиаль-
ная схема секции ротор-
ного морозильного аппа-
рата:
I — боковые подвижные
плиты; 2 — средняя непод-
вижная плита; 3— штуцера.
Рис. 16. Схема распо-
ложения морозильных
секций па роторе аппа-
рата.
В свою очередь толщина секции
8С = 2г>3 + 38,,л = 2-65 4 3-24 = 202 мм.
Тогда
15-202-}-(15—1)65
£>вн =-------------------= 1254 мм.
мм.
3,14
Наружный диаметр ротора аппарата
DH = jDbh + 2ЯГ|1 = 1254 4- 2-510 = 2274
Схема расположения морозильных секций на роторе аппарата представ-
лена на рис. 16.
81
Теплопритоки в аппарат находят из зависимости
Qo = алои + Qi >
где Сдоп — коэффициент, учитывающий дополнительные теплопритоки к ап-
парату (СдО11=1,10).
Теплопритоки от продукта при его замораживании определяют по фор-
муле (66)
Q2 = 0,277 (317600 — 0) = 87975 Вт.
Тогда
= J, J0-87975 = 96772 Вт.
При определении объемного расхода жидкого хладагента необходимо
учесть, что каждая морозильная плита имеет 18 каналов, соединенных по
три в шесть параллельных рядов.
Живое сечение для прохода жидкого хладагента в аппарате FK
7'к = ПК^К^КП!1Л >
где пк — количество каналов в морозильной плите (пк=18 шт.); Ьк — ши-
рина канала в морозильной плите, м (Ьк = 0,02 м); hK—-высота канала в
морозильной плите, м (йк=0,01 м); ппл—число морозильных плит в аппа-
рате (ппл = 15-3) =45 шт.).
Находим численное значение
/?к= 18-0,02-0,01-45 = 0,162 м2.
Объемный расход жидкого хладагента
Va = FKwK = 0,162-0,2 = 0,0324 Мз/с = 116,61 мЗ/ч.
Тогда массовый расход жидкого хладагента при ра = 1411 кг/м3
G' = V’aQa =0,0324-1411 =45,7 кг/с.
В том случае, когда в каналах морозильных плит роторного аппарата
холодильный агент кипит, массовый расход жидкого хладагента находят
по формуле (80), а объем циркулирующего агента — по формуле (81).
Температуру нагрева хладагента А/а, циркулирующего в каналах моро-
зильных плит аппарата, можно определить по формуле при са =
= 1105 Дж/(кг-К)
Оптимальная температура нагрева хладагента, циркулирующего в кана-
лах морозильных плит роторного морозильного аппарата, при подаче пере-
охлажденного хладагента обычно составляет А1а=14-3°С, что хорошо со-
впадает с ее значением, найденным расчетом.
19. Криоморозильный аппарат для замораживания
мелкоштучных пищевых продуктов
Криоморозильный аппарат для замораживания мелкоштучных продук-
тов (пельменей) азотом имеет производительность G'=2000 кг/ч=0,555 кг/с,
скорость движения газообразного азота в зоне охлаждения w=10 м/с, на-
чальная /, и конечная /о температуры продукта соответственно равны 20° С
и—18° С.
Принципиальная схема криоморознльного аппарата представлена на
рис. 17.
При расчете криоморозилыюго аппарата необходимо определить про-
должительность пребывания продукта (пельменей) в крноморозильном ап-
82
ларате, вместимость аппарата, площадь поверхности ленты конвейера и ее
размеры, скорость движения конвейера, габаритные размеры аппарата, теп-
лопрнтокн к аппарату, действительный массовый расход жидкого азота,
действительный удельный расход жидкого азота, действительную скорость
потока газообразного азота в зоне предварительного охлаждения.
В соответствии с принятой схемой аппарата предварительное охлаж-
дение пельменей до криоскопической температуры и последующее их замо-
Рнс. 17. Принципиальная схема криомороз ильного аппарата:
/- грлпснорггр разгрузки: 2 изолированный контур аппарата: 3—грузовой кон-
вейер; 1 nai нстаюльный капал для циркуляции газообразного азота; 5—коллектор с
форсунками; 'ь трубопровод подачи жидкого азота в аппарат; 7—циркуляционный вен-
тилятор; 8 — транспортер загрузки.
раживапие осуществляются в одном аппарате. Исходя из особенностей тех-
нологических процессов, полагаем, что в аппарате имеются зоны предвари-
тельного охлаждения, замораживания и выравнивания температуры пель-
меней.
Принято, что в зоне предварительного охлаждения продукт охлаждается
до средней температуры, равной криоскопической, т. е. /пр=/кр=—2,74° С.
Удельное количество теплоты q3, отводимой от 1 кг продукта в крио-
морозильиом аппарате, определяют по формуле
Чз = Ч3, + ?3j.
Удельное количество теплоты, отводимой от 1 кг продукта в зоне пред-
варительного охлаждения, q3 находят по формуле
?з, = с0 (^1 — ^кр)»
полагая, что удельная теплоемкость охлажденного пельменя со=315О Дж/
/(кг-К), а ее криоскопическая температура 6,р=—2,74°С.
Находим численное значение
?3] = 3150 (20+2,74) = 71630 Дж/кг.
Удельное количество теплоты, отводимой от 1 кг продукта в зоне за-
мораживания, q3 определяют по уравнению
о
Ч3, = £ 5? В7/ К i + «з (4-р —	,
1
8»
где L — удельная теплота льдообразования, Дж/кг (£=335 200 Дж/кг);
U"j — доля вымороженной влаги в мясе или тесте; К,-— доля мяса или те-
ста в пельмене; с3 — удельная теплоемкость замороженного пельменя,
Дж/(кг-К).
Для пельменя доля говядины К1 = 0,5 и теста К2=0,5. Количество со-
держащейся в каждом из этих составляющих продуктов воды И7! = 0.75 и
U72=0.45. Доля вымороженной влаги o)i=o)2=0,8.
При средней температуре теплоотводящей среды в процессе заморажи-
вания (газообразного азота) tc=—110° С удельная теплоемкость пельменей
с., = 2170 Дж/(кг-К).
Тогда
= 335200 (0,5-0,75-0,8 + 0,5-0,45-0,8) + 2170 ( — 2,74 + 18) =
= 194010 Дж/кг
и цл — 71631 + 194010 = 265564 Дж/кг.
Теплоприток от продукта при замораживании определяют по уравне-
ниям (62) или (75). Тогда Q2 согласно уравнению (62) составит
<?2 = 0,555-265564 = 147430 Вт.
Удельную холодопроизводительность жидкого азота </Ni , складываемую
из удельной теплоты его парообразования и теплоты нагрева пара от су-
хого насыщенного до перегретого, при /у1=а—30’С определяют по фор-
муле
= г "ТсрКух
где г—-удельная теплота парообразования жидкого азота, Дж/кг (при
tv=—196° С г= 197 600 Дж/кг); ср — удельная теплоемкость газообразного
азота, Дж/(кг-К) [при средней температуре £=—110°С и давлении Р=
= 1-105 Па =1010 Дж/(кг-Ю].
Тогда
?N> = 197600 + 1010 ( — 30 -Ь 196) -= .365260 Дж кг.
Расход жидкого азота
CN,
(?2	147430
«к, ~ 365260
0,404 кг/с.
Удельный расход жидкого азота на 1 кг Замораживаемого продукта
Gn 0,404
^N,=-гТ1- = Г7^==0’728 кг/кг’
G' 0,5.»
Объемный расход газообразного азота
у = GNoN = 0,404-0,737 = 0,298 хД'с,
w2yx 141 N2yx
где oN
2 — удельный объем уходящего
из аппарата газообразного
азота,
м3/кг (при /Ух=—30’С и Р=1-105 Па
Гм =0,737 м3/кг).
1 2ух	'
При отсутствии рециркуляции азота (в зоне предварительного охлажде-
ния аппарата) необходимое для циркуляции потока живое сечение /;к,
обеспечивающее заданную скорость движения газообразного азота в аппа-
рате, находят из зависимости
0,298
ЙГ
0,0298 №.
84
Ширину ленты конвейера криоморозилыюго аппарата Вл принимаем
равной 0,6 м. При удельной нагрузке пельменей gi =8 кг/м2 и их толщине
6п = 0,017 и порозность занятого пельменями слоя составит
е,,®,,	1080-0,017 ~ ’
Тогда живое сечение для прохода газообразного азота в слое пельме-
ней
/Ж| = В,6„s =0,6-0,017-0,564 = 0,00575 мЛ
Необходимая высота канала от ленты до верхней образующей ограж-
дения аппарата
К = В..
/ж — Л- ,	0,0298 — 0,0057а
—_____= 0,017 + —----------------------=
В,	0,6
принимаем Нк =0,06 м.
Действительное живое сечение канала
/ж.л = ВкЯ' —/Ж1 = 0,6-0,06 — 0,0057 = 0,0303 м2.
Тепловая нагрузка зоны предварительного охлаждения криоморозильного
аппарата
QUi = (i'q3i = 0,555-71631 = 39755 Вт.
Температуру газообразного азота, поступающего в зону предварительно-
го охлаждения, определяют из теплового баланса
Q<>,	39755
---—=— 30—--------------------— 128° С.
(iN,cP	0,404-1010
Средняя температура насыщенного пара в зоне предварительного охлаж-
дения
t	— 30	( — 128)
-----f_ =-------= —79°C = 194,15 К.
1	2	2
Действительная средняя скорость газового потока в зоне предвари-
тельного охлаждения аппарата при среднем удельном объеме газообразного
азота оср=0,59 м3/кг (/с=—79° С)

O'N,VCP
/ж.з
0,404-0,59
0,0303
= 7,867 м/с.
Продолжительность охлаждения пельменей в зоне предварительного ох-
лаждения криоморозилыюго аппарата состоит из двух периодов: первый —
до регулярного режима и второй — регулярный режим:
«1 =Тн + Т(1.
Продолжительность охлаждения первого периода тн находят из зави-
симости, аналогичной зависимости (43).
Эквивалентную толщину пельменя определяют по уравнению
где оп — объем пельменя, м3.
Если принять, что пельмень имеет форму прямоугольного бруса, то
vIl=ZllM1I=0,035-0,0215-0,OI7= 12,79-10-6 м3, здесь /п, Ьп, бп — длина
85
/п=35 мм), ширима (6П = 21,5 мм) и толщина пельменя (6П=17 мм), мм.
Площадь поверхности пельменя
Вп = 2 (/,Д, + М,, + /„»„) = 2 (0,035-0,0215 4- 0,0215-0,017 4-0,035-0,017) ==•-
= 34,26-10-4 м2.
Тогда
Лг, =
12,79-10-6
34,26-10-4
= 3,73-10-3
м.
Продолжительность охлаждения пельменей в первом периоде, принимая
число Фурье То=0,04. а температуропроводность пельменя оп=11,ЗХ
X 10’f м2/с.
(3,73-10-3)2 0,04
11,3-10-6
= 3,73- Ю-з м.
Продолжительность охлаждения пельменей во втором периоде находят
из зависимости
т
Среднюю температуру пельменя к моменту начала второго периода (ре>-
гуляриого режима) определяют по формуле
71 = 0(/1—/с)4-/н.
Безразмерную среднюю температуру пельменя для первого периода
охлаждения находят из зависимости
ё = Z1~Z1	= 1 — Bje-’1’Fo .
/] — ZC1
При Го=0,04 это уравнение имеет следующее значение постоянных: щ =
= 0,71 и В] = 0,994’ Тогда
ё'= 1 — 0,994 е“°’71,0-04 == —0,0338.
Средняя температура пельменя к моменту начала второго периода
71 = — 0,0338 (20 -|- 79) 4- 20 = 16,65° С.
Темп охлаждения т находят из зависимости (53). Число Кондратьева,
входящее в уравнение (53), определяют по уравнению (54). Число Вт,,
входящее в уравнение (54), рассчитывают по зависимости (48). Коэффициент
теплоотдачи от пельменя к газообразному азоту, циркулирующему в зоне
предварительного охлаждения, находят из уравнения подобия вида
Nu = 0,0296 Re0’8 Рг°л\	(83>
Число Рейнольдса, входящее в уравнение (83), определяют по зависи-
мости вида
Wx]/nQN1
Re =-------------,
I1
где pN —плотность газообразного азота, кг/м3 (при tc =—79° С и р~
— 1 • 105 Па р м2 = 1,695 кг/м3); ц—динамическая вязкость газообразного
азота, Па-с (при тех же условиях ц= 1,28-10_5 Па-с); X — теплопроводность
86
газообразного азота, Вт/(м-К) [при тех же условиях 1=1,26-10-2 Вт/(мХ
ХК)]-
Тогда
7,867-0,035-1,695
Re =
= 36461.
1,28-10-5
Число Прандтля, входящее в уравнение (83), при <с, =—79°С и Р
= 1-105 Па составляет Рг=0,78.
Тогда число Нуссельта (см. приложение
Nu = 0,0296 (36461 )0-8 (О,78)0,43 = 113,3.
Коэффициент теплоотдачи от пельменя
из зависимости (7)
113,3-0,0126
° = ~~ипг-------= 40>7ь Вт/(м2-К).
0,03а
Число Bit, при теплопроводности
= 0,365 Вт/(м-К)
40,78-3,73-10-3
Bi»—	—0,416.
0,36а
Число Кондратьева
0,416
10)
к газообразному азоту находят
охлажденного пельмени Хп=
Кп = • .--.-т—- -		=0,312.
Vo,4162 + 1,437-0,416 + 1
Темп охлаждения пельменя при температуропроводности газообразного
'	.......... =— 79° С и Р=1-10* Па)
азота «=1,08-10 5 м2/с (tc
1,08-10-5-0,312
(3,73-10-3)2
Продолжительность
16,65+79
In-----------
— 2,74 + 79
0,242
т
Up
= 0,242 с-1.
охлаждения
= 0,93 с.
пельменя во втором
периоде
Продолжительность
охлаждения
Tj =0,05 + 0,93 = 0,98
охлаждения
схг! с.
пельменя в зоне
предварительного
Зона замораживания аппарата также выполнена по схеме с циркуля-
цией газообразного азота.
Исходя из расчета зоны предварительного охлаждения, температура га-
зообразного азота, поступающего в нее. составляет <х=—128° С.
Полагаем, что температура газообразного азота на входе в зону за-
мораживания на 10“ С выше, чем температура насыщения при атмосферном
давлении, т. е.
^1 = /о+ ю= — 196+ 10= —186° С.
Количество газообразного азота, проходящего через зону заморажива-
ния, можно определить из теплового баланса.
Теплоприток при холодильной обработке пельменей в зоне заморажива-
ния находят из зависимости (62)
<?2 = 0,555-194010 = 107675 Вт.
87
Удельное количество теплоты, воспринимаемой азотом, определяют по
формуле
— СР — ^Vj)>
где ср — удельная теплоемкость, Дж/кг (при средней температуре газооб-
разного азота, равной	^'Г| — -	= — 157° С,
Ср =1060 Дж/кг).
Тогда
9^= 1060(186— 128) = 61480 Дж/кг.
Массовое количество газообразного азота, циркулирующего в зоне за-
мораживания,
ч Со
GNa = ’ Г
107675
61480
= 1,751 кг/с.
(84}
Массовое количество рециркулирующего в зоне замораживания азота
Open =	— GNa = 1,751 — 0,404 = 1,347 кг/с.
Кратность циркуляции азота в зоне замораживания
1,751
0,404
= 4,334 м.
Скорость движения газообразного азота в зоне замораживания w =
= 10 м/с. Эту скорость можно получить при живом сечении канала, равной
Ov	1,751
/ж2 = —=Нгтт;=0-0822 м2-
* qn w	2,13-10
С учетом заполнения канала аппарата пельменями
/’ = /„ —/ж =0,0822 — 0,00575 = 0,0765 м2.
Общая высота канала Дкзоиы замораживания
77 к —	+ 811-
Высота капала зоны замораживания без укладки пельменей
Лк,	0,0765
Лк = ——— = ——-— = 0,127 м.
Вк 0.6
Общая высота канала зоны замораживания
27’= 0,127 4-0,017 = 0,144 м.
Продолжительность замораживания в зоне замораживания аппарата
определяют по формуле (69).
Коэффициент теплоотдачи от пельменя к газообразному азоту в зоне за-
моржпваиия (аг) находят по зависимостям, аналогичным зависимостям для
зоны предварительного охлаждения.
88
Теплофизические константы газообразного азота при средней темпера-
туре

следующие: динамическая
вязкость ji=79-10-7 Па-с; плотность =2,13 кг/м3 и теплопроводность
ЛХг = 1,1-10-2 Вт/(м-К).
Число Рейнольдса находят из зависимости (84)
10-0,035-2,13
79-10-7
94367.
Число Пуссельта определяют по уравнению
ZCj =—157° С и /5о=1’1О5 Па (см. приложение 17)
(83), а Рг=0,791 при
Хи = 0,0296 (94367)'1-8 (0,791)°-43 = 251,3.
Тогда
<1
251,3-1,1-10-2
0,035
= 79 Вт/(м2-К).
2
Продолжительность замораживания пельменей в зоне замораживания
/	Z,,	35	/>.,	21,5	\
при /?=0.059 и Р=0.215Hi =-^ = —— = 2,06, 3>= —- = —= 1,26
\	В.г	17	Ь„	17	)
н теплопроводности замороженного пельменя л,= 1.123 Вт/(м-К)
193914-1030
( — 2,74	157)
0,017^0,059
0,017
1,123
1 \
--0,215-----
79 /
-79,6 с.
Общая продолжительность холодильной обработки
т.( - -И + То = 1,04- 79,6 = 80,6 с.
Принимаем, что зона выравнивания температуры аппарата конструктив-
но выполнена без принудительной циркуляции газообразного азота (естест-
венная конвекция). Продолжительность пребывания пельменей в этой зоне
такая же, как и в зоне предварительного охлаждения, т. е. Ti=T3=l,0 с.
Продолжительность пребывания пельменей в крпоморозплыюм аппарате
ти = Ti То + т3 = 1,0 4- 79,6 г 1,0 = 81,6 с.
Вместимость аппарата G находят из зависимости (63)
</=0,555-81,6 =45,28 кг.
Площадь поверхности лепты конвейера
G	45,28
Л. - -77“	—Г” = 6>47 «2•	(М
•Т 7
где gF — удельная массовая нагрузка продукта, отнесенная к 1 м2 площади
поверхности ленты конвейера, кг/м2 (для пельменей gF — 7 кг/м2).
Длина ленты конвейера при ее ширине Вл = 0,6 м
6,35	. _
L, =----— = 10 ,- >8 м.
0,6
Скорость движения конвейера
а/к = —2- =---=0,129 м/с = 6,92 м/мин.	(86)
т0 81,6
89
Длина аппарата
Za = Z.-,+ 7?б + 28э +28и= 10,58 + 0,4 + 2-0,1 +2-0,3= 11,78 м,
где £>б — диаметр барабана конвейера, м (Ос = 0,4 м); 63— зазор между ба-
рабаном и торцевой стенкой аппарата, м (б3=0,1 м); 6И—толщина стейк»
аппарата с учетом изоляции, м (6и = 0,3 м).
Ширина аппарата
Ва = Вл + 2ВЭ+ 28,, = 0,6 + 2-0,1 +2-0,3= 1,4 м.
Высота зон предварительного охлаждения и выравнивания температур
= D6 + Н'к + 28Э1 + 28и = 0,4+ 0,06 +0,2+ 2-0,3= 1,26 м,
где дз, —зазор между нижней ветвью конвейера и дном аппарата, м
(б31 =0,2 м).
Высоту зоны замораживания Н с учетом размещения циркуляцион-
ного канала принимают равной 1,5 м.
Теплопритоки к аппарату находят по уравнению (13).
Теплоприток через наружное ограждение аппарата рассчитывают по-
формуле (14) при коэффициенте теплопередачи Ан=0,116 Вт/(м2-К) н тем-
пературе наружного воздуха /н=20°С
= 0,116 [2 (9,15-1,5 + 2-1,275-1,26) + (1,5-1,2-2) +
+ (11,7-2,4)] (20 + 157) = 1345 Вт.
Теплоприток от пельменей при замораживании Q? составляет
147 430 Вт. Теплоприток от работы электродвигателей циркуляционных вен-
тиляторов принимаем в размере 5% от Q2, и он равен Q4=0,05-147430=
=7371,5 Вт.
Дополнительный теплоприток через окна загрузки н выгрузки прини-
маем в размере 40% от Qit тогда
Q’=0,4-1345 = 538 Вт.
Теплопритоки к аппарату
Qo = 1345 + 147430 + 7371,5 4 538 = 156684 Вт.
Действительный массовый расход жидкого азота
Со 156684
G,
—— =--------- = 0,429 кг/с.
+\2	3652оО
Действительный удельный расход жидкого азота на 1 кг замораживае-
мого продукта находят по формуле, аналогичной формуле (84),
и2л
°N2,
"G7
0,429
0,555
= 0,773 кг/кг.
Действительная скорость потока газообразного азота в зоне предва-
рительного охлаждения
0,429	„
w = w' --------= 7,867--------= 8,3-эЗ м, с.
д	0,404
20. Морозильный аппарат, охлаждаемый жидкой углекислотой
Морозильный аппарат, охлаждаемый жидкой углекислотой, для замо-
раживания полуфабрикатов (бифштексов) на стальной лепте имеет произ-
водительность G'=750 кг/ч=0,21 кг/с. Скорость движения газообразной
90
углекислоты в аппарате и1 = 10 м/с. Начальная tt и конечная t2 температуры
продукта соответственно равны 20° С и —18’С. Сравнить варианты расчета
аппарата без рекуперации углекислоты и с пей.
Принципиальная схема морозильного аппарата, охлаждаемого жидкой
углекислотой, показана на рис. 18.
При расчете морозильного аппарата требуется определить продолжн-
'елыюсть замораживания продуктов (бифштексов), вместимость и габарит-
рис. 18. Принципиальная схема морозильного аппарата, охлаждаемого жид-
кой углекислотой:
j _ Г,ак жидкой углекислоты: 2 — газовый трубопровод; 3, 13 — соленоидные вентили: 4—
коллектор; 5— электродвигатель; t — циркуляционный вентилятор; 7 — камера цирку-
ляционного вентилятора; 6- грузовой конвейер; 9— изолированный контур аппарата: 10—
датчик температуры; // — регулятор температуры; /2 — реле времени; 14— трубопровод
жидкой углекислоты.	,
иые размеры морозильного аппарата, теплопритоки к аппарату, скорость
движения конвейера, массовый расход жидкой углекислоты, удельный рас-
ход жидкой углекислоты, аэродинамическое сопротивление движению
газообразной углекислоты в циркуляционном кольце, мощность электро-
двигателей вентиляторов, диаметр трубопровода подачи жидкой углекислоты
к форсункам, а также их число п размеры.
Продолжительность замораживания продукта (бифштексов) определяют
по формуле (69). а удельное количество теплоты, отводимой от 1 кг про-
дукта при его замораживании. — по формуле (67)
д3 = 295000 — 4600 = 290400 Дж/кг.
Опыт эксплуатации морозильных аппаратов, охлаждаемых углекисло-
той, показал, что рациональные условия работы таких аппаратов (при
атмосферном давлении) обеспечиваются при температуре газообразной угле-
кислоты в грузовом отсеке аппарата —604—70° С. Для условий задачи
среднюю температуру охлаждающей! среды Z, примем равной —65° С.
Размеры замораживаемых в аппарате бифштексов следующие:
/с=Ю0 мм, 66=60 мм н 6о = 20 мм. Для этих размеров вспомогательные
ЮО _	60
коэффициенты (Д п составят щ	= ° 11 Р2 =	= 3-
Тогда /?=0,0827 п Р=0,2941 (см. приложение 9). В общем случае
при замораживании продукта в охлаждаемом углекислотой аппарате при
наличии контактного теплообмена (в потоке газообразной углекислоты
имеются мелкие твердые включения) приведенный коэффициент теплоотдачи
91
от площади поверхности продукта к теплоотводяшей среде апр можно опре-
делить из зависимости
а„р = а,-
«КОНГ
а>< )
где «„— конвективный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К);
коэффициент теплоотдачи, учитывающий контактный теплообмен
частичек углекислоты с площадью поверхности продукта,
г	ЯКОНТ „
В первом приближении примем, что -----------=0
е.
«к
циркулирует газовый поток без твердых включении. Тогда
коэффициент теплоотдачи от площади поверхности продукта к
щей среде апр=ак, г — ........ ' "“------------------'
ССкоит —
твердых
Вт/(м2-К).
в аппарате
приведенный
теплоотводя-
и его можно найти из уравнения подобия (83).
Число Рейнольдса находят нз зависимости (8), принимая в качестве
определяющего размера ширину бифштекса й<, 0.06 м
вязкости газообразной углекислоты v=4,18-10~'i м2/с
и /с =—65° С)
10-0,06
Re =--------1----= 143540.
4,18-10-6
Число Пуссельта при Рг=0,686
Nu = 0,0296 (143540)0’8 (0,685)°’43 = 335.
Коэффициент теплоотдачи от площади поверхности
отводящей среде [см. зависимость (7)] при теплопроводности газообразной
углекислоты 1=0,0115 Вт/(м-К) составит
335-0,0115
ак =-------------= 64,2 Вт ’(м2 • К).
0,06	'	'
Продолжительность замораживания бифштексов при теплопроводности
Лэ=1,47 Вт/(м-К)
290400-1020
1 =---- „-0,02
при кинематической
(для /?=1-103 Па
продукта к тепло-
0,02	1
-----+0,2941 -------
1,47	64,2
= 528 с.
— 1,0 + 65
Вместимость морозильного аппарата согласно зависимости (63) будет
равна
G = 0,21-528== 110,9 кг.
При определении габаритных размеров морозильного аппарата площадь
поверхности лепты конвейера находят из зависимости (85), принимая удель-
ную массовую нагрузку продукта, отнесенную к 1 м2 площади поверхности
ленты конвейера для бифштексов gF=10 кг/м2,
Гл =
110,9
10
= 11,09 м2.
Ширину лепты конвейера Вл принимаем 1,2 м, тогда ее длина £к
/ 11,09 \
составит 9,24 м I——-—J.
Конструктивно морозильный аппарат выполняем из трех параллельных,
ветвей, расположенных по высоте аппарата.
Длина одной параллельной ветви
9 24
= 3,08 м.
92
Длина аппарата
La = L'K + D6 + 2o3i + 28„ = 3,08+ 0,2+2-0,15 4 2-0,2 «4м,
где Da—диаметр барабана конвейера, м (£>с, = 0,2 м); ба —зазор между
барабаном и торцевой стенкой аппарата, м (б, =0,15 м); би — толщина
стенки аппарата с учетом изоляции, м (6п = 0,2 м).
Ширина аппарата
Ва = Вл + 26,; -к 28„ = 1,2 4- 2-0,3 4- 2-0,2 = 2,2 м,
где Ьк — ширина канала для циркуляции углекислоты, м (ориентировочно
примем fcK = 0,3 м).
Высота аппарата
/7а = -ЗС>б4- —Ак 4- 6К 4- 28,, = 3-0,2 4- 2-0,04 +0,3 +2-0,2 = 1,38>,
где Л,< — высота канала между нижней ветвью верхнего конвейера и верх-
ней ветвью среднего конвейера, м (/1к=0,04 м).
Теплопритоки к аппарату определяют по уравнению (13).
Теплоприток через наружное ограждение аппарата определяют из вы-
ражения (14) при коэффициенте теплопередачи fcH=0,2 Вт/(м2-К) и темпе-
ратуре наружного воздуха /„=15° С
<?! = 0,2 (2-4-2,2 + 2-4-1,38 + 2-2,2-1,38) (15 + 65) = 485 Вт.
Теплоприток от бифштексов при замораживании рассчитывают по зави-
симости (62)
Q2 = 0,21 -290400 = 60984 Вт.
Теплоприток от работы электродвигателей циркуляционных вентилято-
ров принимаем в размере 15% от Q2
=0,15-60984 = 9147 Вт.
Дополнительный теплоприток через окна загрузки и выгрузки Q4 при-
нимаем в размере 40% от Qt
</" = 0,4-485=194 Вт.
Теплопритоки к аппарату
Qo = 485 + 60984 + 9147 + 194 = 70810 Вт.
Скорость движения конвейера находят из зависимости (86)
9,24
wK = —— = 0,017-э м/с = 17,-э-10“з м/с.
о28
.Массовый расход жидкой углекислоты определяют по формуле
Удельную массовую холодопроизводительность жидкой углекислоты
находят по уравнению
q.t- /4—z’j (см. рис. 19).
Принимаем, что после дросселирования жидкой углекислоты в газовый
поток его температуре /2 будет соответствовать равновесная (to——78,5° С,
Р=1,01-105 Па), т. е. /2=/0= — 78,5° С.
93
Средняя температура потока /,: =—65° С определяется зависимостью
^2"	^4
откуда температура уходящего потока ti будет равна
= 2/с 4-t2, = -2-65 + 78,5 = —51,5°С.
Изображение процесса дросселиро-
вания жидкой углекислоты в диаграм-
ме Т, s показано па рпс. 19, а парамет-
ры узловых точек приведены в табл. 1
согласно приложениям И. 12 и 13.
Рис. 19. Изображение процес-
са дросселирования жидкой
углекислоты в диаграмме Т, s.
Таблица 1
Параметры	Номера точек			
	1	от	2"	2
t, ₽с	—20	—78,5	—78,5	—78,5
Ро, МПа	2,006	0,101	0,101	0,101
о, м3/кг	9,71-103	0,64.10-3	0,365-Ю-3	—.
1, Дж/кг	372616	70098	643660	372616
х, кг/кг	0	0	1	0,528
Продолжение табл. 1
Параметры	Номера точек				
	3	4	5	1а	4в
t,	С	—78,5	—51,5	—
Ро, МПа 0,101	0,101	0,101
v,	м3/кг	—	—	—
»,	Дж/кг	655596	664115	665425
х,	кг/кг	Перегретый	—	—
пар
—	—30
2,006	0,102
351666	685065
—	Перегретый
пар
Toi да
40 = 662000 — 370000 = 292000 Дж/кг.
Следовательно, согласно формуле (87)
70800
</а = Д7Д---= 0,242» КГ/с.
292000
Удельный расход жидкой углекислоты на 1 кг замораживаемого про-
дукта
Ga 0,242
"  = КГ/КГ-
94
Количество циркулирующей газообразной углекислоты V можно найти
из зависимости
У = Гжге>,
где w — скорость движения газообразной углекислоты в аппарате, м/с
(а>= 10 м/с).
Живое сечение для циркуляции газообразной углекислоты в аппарате
определяют по формуле
= З7.к [Лк — ®б (1 — Е)]-
Порозность, учитывающая характер расположения бифштексов на лепте
конвейера.
Яр	10
е= 1 — ——= 1 —------------——	=	0,51.
Q86	1020-0,02
Тогда
/•ж = 3-3,08 [0,04 — 0,02(1 — 0,51)] ^0,28 м2
и У = 0,28-10 = 2,8 м/с.
Массовый расход циркулирующей газообразной углекислоты
G = П01 = 2,8 • 2,58 = 7,224 кг/с,
где pi — плотность газообразной углекислоты, кг/м3 (при гс=—65° С
и Р=1-10~5 Па pi = 2,58 кг/м3).
Массовый расход газообразной углекислоты, которая находится
у всасывающей стороны циркуляционных вентиляторов,
Gn = G — Ga = 7,224 — 0,2425 = 6,982 кг/с.
Удельная энтальпия газообразной углекислоты перед ее смешением
с углекислотой, впрыскиваемой в поток,
Q'a	„	9147
i5 = z4 4----= 6641 lo 4- —---= 66o42o Дж кг.
Оц	6,982
Удельная энтальпия углекислоты после ее смешения
'з =
6,982-665425 4-0,2425-372616	„
= 6ао778 Дж/кг.
6,982 4-0,2425
Так как I3X2” (см. табл. 1), поток после смешения не имеет в своем
составе твердой углекислоты, т. е. в грузовом отсеке аппарата контактного
теплообмена не будет.
Проведем расчет аппарата с использованием теплоты рекуперации и
сравним его с предыдущим расчетом.
Примем, что разность между температурами потока в теплообменнике
составляет 10°С. Тогда температура в точке 4в будет ^в = —30°С, а ее
удельная энтальпия /4в = =685 065 Дж/кг. Удельную энтальпию в точке 1а
можно найти из зависимости г'щ = й — (йн — *4) = 372616 — (685065 —
—661115) = 351666 Дж/кг.
Массовый расход жидкой углекислоты
,	70800
= 0,201 к,’/с
Зо1too
95
а удельный расход жидкой углекислоты на 1 кг замораживаемого
продукта
Таким образом, применение рекуперации позволяет уменьшить удельный
расход жидкой углекислоты примерно на 17%.
В этом случае количество газообразной углекислоты, которое находится
у всасывающей стороны циркуляционных вентиляторов,
G,'= 7,224 — 0,201 =7,023 кг/с.
Удельная энтальпия в точке 5
, Q'a	9147
z5 F= «4 +	= 66411э + 7 Q23 = 66а417 Дж/кг.
Тогда удельная энтальпия в точке .?
,	7,023-665417 + 0,2425-372616
Z, =-----------------------------= 6э6140 Дж/кг.
3	7,023 + 0,2425	'
Таким образом, и в случае использования теплоты рекуперации удель-
ная энтальпия в точке 3 будет больше, чем в точке 2", а следовательно,
в газовом потоке твердые включения углекислоты отсутствуют.
Дальнейшие расчеты проводят для варианта работы аппарата без ис-
пользования теплоты рекуперации.
Аэродинамическое сопротивление движению газообразной углекислоты
в циркуляционном кольце находят из зависимости
ДР = ДР u + ДРцон + 4Р вх + ДРгр,
где ДРИ, ДРпов, ДРвх, ДРтр — аэродинамическое сопротивление соответст-
венно движению газообразной углекислоты у продукта, поворотов, газообраз-
ной углекислоты при входе в вентилятор, трению при движении газообразной
углекислоты в циркуляционном кольце аппарата, Па.
Аэродинамическое сопротивление движению газообразной углекислоты
у продукта определяют по формуле
ДРц — £n+t	Q •
Коэффициент местного сопротивления у продукта
.	,	Г. 2Вб—Вб(1 — Ю 1 . Г. 2Вб—Вб (1 — е) Д2
Си = £вх + Свых = * —	о,	+ 1 —	~	=
L	2об J L	J
Г 2-0,02 — 0,02(1—0,51) 1 Г 2-0,02 — 0,02(1—0,51) 12
“I	2-0,02	—	2-0,02 J — . •
Количество порций бифштексов, которые располагаются па лейте кон-
вейера в направлении движения газообразной углекислоты
В,	1200
Z,, = ---= —- — 10 шт.,
t	120
где t — шаг укладки бифштексов на ленте конвейера, мм (/=120 мм).
Тогда
АР,,=0,31 -10 -у1 2,58 = 399,9 Па.
96
Аэродинамическое сопротивление поворотов находят из зависимости
(39), принимая скорость движения газообразной углекислоты в сечении
поворота пУпов = 3 м/с при числе поворотов в аппарате пПов=3,
З2
Л/Эпов^3-0,5 — 2,58 = 17,4 Па.
По количеству циркулирующей газообразной углекислоты V=2,80 м’/с,
принимая, что в аппарате будут установлены три осевых вентилятора,
можно найти производительность одного осевого вентилятора
V	2,80
V' = — = —- = 0,933 мЗ/с.
3	3	‘
Аэродинамическое сопротивление при входе находят из зависимости,
аналогичной зависимости (39), принимая £Ох=0,5.
По расходу V'=0,933 м3/с=3360 м3/ч подбираем три осевых вентиля-
тора ОСО-40/6,3.
Скорость движения газообразной углекислоты во всасывающем окне
вентилятора при диаметре всасывающего окна dB=0,4 м
0,933-4
=----------- - 7,42 м/с ,
3,14-0,42
а аэродинамическое сопротивление при входе
7,422
ДРпх = 0,э —-—2,а8 = 3а,э Па.
Аэродинамическое сопротивление трепню при движении газообразной
углекислоты в циркуляционном кольце аппарата можно найти из зависи-
мости, аналогичной зависимости (36).
Коэффициент трепня лТр принимаем 0,025, скорость движения газообраз-
ной углекислоты в каналах 3,0 м/с, а длину канала /к = 2,0 м. Эквивалент-
ный диаметр канала, определяемый по формуле (37), при высоте канала
/1к = 0,2 м составит
4-2-0,2
=-------------= 0,36 м.
3	2 (2+0,2)
Тогда
2	32
ЛА+, = 0,025---- • — 2,58 = 1,6 Па.
г₽ 0,36 2
Аэродинамическое сопротивление движению газообразной углекислоты
в циркуляционном кольце аппарата
ЛР = 399,9 + 17,4 + 35,5 + 1,6 = 454,4 Па.
.Мощность электродвигателей вентиляторов, определяемая по формуле
(42), при коэффициенте полезного действия вентилятора ОСО-40/6,3 т)в=0,7
2,8-454,4
Ne =	1818 Вт.
0,7
Действительный тепловой эквивалент работы электродвигателей цирку-
ляционных вентиляторов (1819 Вт) меньше предварительно принятого
(9147 Вт), а поэтому корректировать расчеты не требуется.
Диаметр трубопровода подачи жидкой углекислоты к форсункам можно
найти пз зависимости
/4°а^2"
Л®гр
4 Зак. 233
9
Принимая скорость движения жидкой углекислоты в трубопроводе
Штр=0,5 м/с, получим
/4-0,2425-0,365-10-3
-----------------------=0,015 м = 15 мм.
Диаметр отверстия форсунки определяют по формуле
d yf 4G-
Ф У ПфЛ^У^Р^.
где р — коэффициент истечения (для жидкой углекислоты р = 0,6);
&Pi — перепад давления перед форсункой и после нее, Па (APi=20-105 Па).
Количество форсунок, принимая, что у каждого циркуляционного венти-
лятора установлены две форсунки,
Лф = 2-3 = 6 шт.
Плотность жидкой углекислоты
, 1 1
0ж =-----= 7!—„-".Т---’ = 2739 кг/мЗ.
и2,	0,365-10-3	'
Находим численное значение
/4-0,2425
--------——	.— — =0,00083 м = 0,8 мм.
6-3,14-0,6 J/ 2-20-105-2739
21.	Аппарат для замораживания мелкоштучных пищевых
продуктов в жидком хладоне
Аппарат для замораживания вишни в жидком хладоне R12 имеет про-
изводительность б'=200 кг/ч = 0,055.'
Рис. 20. Принципиальная схема ап-
парата для замораживания мелко-
штучных продуктов в жидком R12:
1 — изолированный контур аппарата; 2 —
загрузочный туннель; 3 — конденсатор-ис-
паритель; 4 — разгрузочный туннель; 5 —
грузовой конвейер; 6 — поддон.
кг/с. Начальная температура про-
дукта /1=20° С, а конечная /2=
=—20° С.
Принципиальная схема аппарата
для замораживания мелкоштучиых
продуктов в жидком хладоне пред-
ставлена на рис. 20.
При расчете аппарата требуется
определить продолжительность за-
мораживания вишни, вместимость и
габаритные размеры морозильного
аппарата, теплопритоки в аппарат,
скорость движения конвейера, мас-
совое количество R22, проходящего
через конденсатор-испаритель, его
теплопередающую площадь поверхно-
сти и габаритные размеры, массовое
количество R12, необходимое для
заполнения морозильного аппарата,
а также объем, описанный поршнем
компрессора, который обслуживает
морозильный аппарат.
При замораживании вишни в аппарате с жидким хладоном процесс
отвода теплоты от продукта можно рассматривать состоящим из двух
периодов. В первом периоде происходит охлаждение продукта до криоско-
пической температуры, а во втором — его замораживание.
Рассчитаем продолжительность охлаждения продукта (вишни) в первом-
88
периоде. Продолжительность процесса охлаждения определяется действи-
тельным значением числа Фурье, зависящим в свою очередь от числа Бно
и относительной безразмерной разности температур 0.
Число Био находят из зависимости (48). Коэффициент теплоотдачи
от площади поверхности замораживаемой вишни к кипящему R12 опреде-
ляют по уравнению
а = Л?0,75 (88) или а = Л»Д/3, (88a)
здесь At=tn—t0 .
Средняя температура поверхности вишии за период охлаждения при,
/кр=—3,51°С
20 — 3,51
л- р —	—• о r	vj 
Принимая температуру кипения R12 в аппарате t0 —30° С, получим
М = 8,25 + 30 = 38,25°С.
Тогда при 4=0,75 (для R12)
я = 0,75-38,25'1 = 41971 ккал’(м2-ч-°C) = 48686 Вт/(М2.К).
Число Био при теплопроводности охлажденной вишии л=0,57 Вт/(м-К)
и радиусе R, =0,0095 м (d3=0,019 м)
48686-0,0095
Bi„ =----—-------= 768.
0,а7
Безразмерная разность температур при охлаждении вишии в жидком
хладоне
'кр—R-	— 3,а1 +30
9 =--------— = —------------= 0,а298.
tx — tb 20 -г 30
При 0=0,5298 и Bi„ = 768 число Fo<c0,01, а поэтому продолжитель-
ностью охлаждения вишни в первом периоде можно пренебречь ввиду ее
чрезвычайной малости.
Таким образом, продолжительность холодильной обработки заморажи-
ваемой в жидком кипящем хладоне вишни определяется длительностью
процесса замораживания, и ее можно найти из зависимости (77).
Величина коэффициента теплоотдачи от площади поверхности замора-
живаемой вишни к кипящему хладону [см. зависимость (77)] зависит от
величины среднего удельного теплового потока от продукта к кипящему
холодильному агенту a=f(q,p)- В свою очередь значение среднего удель-
ного теплового потока зависит от продолжительности замораживания:
7ср = ,’(т). Такпе задачи решаются методом последовательного приближения.
Средняя температура поверхности продукта при замораживании вишни
а Л/=0+30=30°С.
Коэффициент теплоотдачи от площади поверхности вишии к кипящему
жидкому R12 находят из зависимости (88а)
а = 0,754-303 = 8543 ккал/(м2.ч-°С) = 9910 Вт/(м2-К).
Продолжительность замораживания вишни при д3 = 285000 Дж/кг,
Х3=1,34 Вт/(м-К) и рпр=1020 кг/м3 (см. приложение 15)
_ 285000-1020	0,019 / 0,019 ,	1	_
”“(—3,5+30)’ 6 \4-1,34 ~ 9910 /	’° С‘
4*
99
Объем и поверхность одной вишии
3,14-1,93
ив = —-— =-------------= 3,э9 см3;
6
6
/в = ndl = 3,14-1,92 = 11,35 см2 = 11,35. Ю~4 м2.
Масса одной вишни
gB = ^в^пр = 3,59-1,02 = 3,66 г = 3,66- Ю—3 кг.
Площадь поверхности 1 кг вишни
/„	11,35-10-4
Гн = — = • „ ' +--------= 0,31 м2/кг.
gB	3,66-Ю-з	1
Средний удельный тепловой поток
а3	285000
?сР =	++Г	=	п -	= 7268 Вт/м2, или 62о0 ккал/(м2-ч).
гвТ	U,ol-lzo,o
Тогда уточненное значение коэффициента теплоотдачи от площади-
поверхности вишни к кипящему R12 находят из зависимости (88)
а = 0,759^75 = 0,75 (6250)°’75=527,2 ккал/(м2-ч-°C) или а=613 Вт/(м2-К).
Уточненная продолжительность замораживания вишни
285000-1020
Тд = -----------
—З.э + ЗО
Вместимость
G = 0,0555-180 = 10 кг.
При определении габаритных размеров морозильного аппарата примем-
высоту насыпного слоя вишни на ленте конвейера 7/о=ЮО мм, а порозность
слоя е=0,5. Тогда объем активной зоны аппарата
G 10
0,019/0,019
6
,4-1,34
с = 3 мин.
морозильного
аппарата рассчитывают по формуле (63)
Уа = —— =-------------= 0,0196 м3.
QHpE 1020-0,о
Площадь поверхности активной зоны аппарата в плане
Va 0,0196	„
=	=0,196 м2.
а

конвейера Вл принимаем равной 0,2 м, тогда ее длина
м ~ 1,0 м.
Но 0,1
Ширину лент
0,196
= -4— =0,98
0,2
Длина аппарата
= L,, + £»6 + 2S3 + 2ВИ = 1,0 + 0,2 + 2-0,12+2-0,15= 1,74 м.
где Do— диаметр барабана конвейера, м (De = 0,2 м); б3 — зазор между
барабаном п торцевой стенкой аппарата, м (б3=0,12 м); би — толщина
стенки аппарата с изоляцией, м (би = 0,15 м).
Ширина аппарата
Ва = Вл + 2В31 + 28и = 0,2 + 2-0,02 + 2-0,15 = 0,54 м,
здесь бз — зазор между лентой и боковой стенкой аппарата, м (б3 =
= 0,02 м).
100
В связи с тем что расчет конденсатора-испарителя пока ие произве-
ден, высоту аппарата Нл ориентировочно примем равной 2 м.
Теплопритоки в аппарат находят из зависимости, аналогичной зави-
симости (13), полагая, что в аппаратах для замораживания продуктов
в жидком хладоне Q4=0.
Теплоприток через ограждения аппарата рассчитывают по уравнению
(14) при коэффициенте теплопередачи /гн=0,4 Вт/(м2-К) и температуре
наружного воздуха /ы = 20°С
Qi= 0,3(2(0,54.2 + 1,74-2+ 1,74-0,54)] (20 +30)= 163,5 Вт.
Теплоприток от замораживаемого продукта находят пз зависи-
мости (62)
Q2 = 0,0555-285000 = 15817,5 Вт.
Тогда теплопритоки в аппарат
Qo= 163,5 + 15817,5 = 15981 Вт.
Скорость движения конвейера определяют по формуле (86)
1.0
“’*< = 7Z7. = 0,00а5а м/с.

Рис. 21. Изображение регене-
ративного цикла холодильной
машины в диаграмме IgP для
R22.
В состав морозильного аппарата для замораживания пищевых продук-
тов в жидком хладоне входит конденсатор-испаритель, расчет которого
нужно провести. Полагаем, что конструк-
ция конденсатора-испарителя змеевикового
чипа. Конденсатор-испаритель обслужива-
ется одноступенчатой холодильной установ-
кой, работающей на R22. Изображение ре-
генеративного цикла холодильной машины
в диаграмме i, lg Р показано на рис. 21.
Температура кипения жидкого R22 в труб-
ках конденсатора-испарителя t0 = —43° С,
а температура конденсации / = 3°С.
Параметры узловых точек цикла при-
ведены в табл. 2 согласно приложению 16.
Таблица 2
Параметры	Номера точек					
	1	9	3	4	5	6
t, С	— 10	115	28	—43			—40
Р, кПа	88,2	1176	1176	1176	88,2	88,2
», Дж/кг	706000	785000	534000	516000	516000	688000
V, м3/кг	0,28	—	—	—	•—	0,24
Массовое количество R22, проходящего через конденсатор-испаритель,
i6—is 688000 — 516000
Число параллельных секций в конденсаторе-испарителе Zc примем
равным 6, а диаметр трубок, из которых изготовлены секции, <7„ = 22Х2 мм.
101
Тогда массовое количество R22 в одной секции
Оа
Ga 0,0929
— = —--------= 0,01оа кг/с.
Скорость движения пара хладона на выходе из секции

4G'av	4-0,01555-0,24
^Г=“з,й.0,0182 = 14167 М/С>
где dBH— внутренний диаметр трубки конденсатора-испарителя, мм
(dBH=18 мм).
При расчете теплопсредающей площади поверхности конденсатора-испа-
рителя используют графо-аналитический метод.
Теплопередаюшую площадь поверхности конденсатора-испарителя нахо-
дят из зависимости
«К —	»
здесь <7f — удельный теплосъем с 1 м2 площади поверхности конденса-
тора-испарителя, Вт/м2.
Численная величина удельного теплосъема зависит от значений коэф-
фициентов теплоотдачи кипящего R22 и конденсирующегося R12. а также
от разности температур между ними.
Коэффициент теплоотдачи прн кипении R22 определяют из уравнения
—58,8	0 g
“вн
где f,P) — коэффициент, численное значение которого при tB=—43° С
составляет /(Р)= 1,6-10-2.
Находим численное значение
„ (O.O155)0,2 1,6-КГ2 Gr
акип — а8,8	0 O180,6
или аКИ1, = 4,554<7*^е.
Для определения коэффициента теплоотдачи при конденсации R12 иа
горизонтальных трубках конденсатора-испарителя воспользуемся формулой
Нуссельта вида
>3(Q') gra
р-^t'dn
где р' — плотность жидкого R12, кг/м3 (р'=1381 кг/м3); |т— динамическая
вязкость R12, Па-с (р=3,24-10~4 Па-с); X — теплопроводность парообраз-
ного R12, Вт/(м-К) [Х=0,113 Вт/(м-К)1; га — удельная теплота парообразо-
вания R12, Дж/кг (га=226 320 Дж/кг).
Численные значения теплофизнческих констант R12 приведены для
температуры <о=—43°С (см. приложение 17)
Д/' — ^ст •
здесь Тст — температура стенки трубки, на которой происходит конденса-
ция R12, °C.
102
Находим численное значение
«кон = 0,728
J /0,1133.13812-9,81-226320
V	3,24-10-4-0,022ДГ
= 3939Д/'—°’25.
Пренебрегая термическим сопротивлением стальной трубки и относя
коэффициент теплоотдачи «кип к ее наружному диаметру, можно
записать
<хкон = 3939Д/'-0’25;
.	/	*Л1 V’6 _ .. ь.б
«кин = 4,<ю4 qF -—	= а, 14^°.
\ “вн /
Тогда значение удельного теплового потока при кипении определяется
уравнением
0KHI. = (5,14Д/')22’5 = 59,9д/'215,
(89)
а значение удельного теплового потока при конденсации
tfKOH = 3939Д/'0,75.
(90)
Значения удельных тепловых потоков, вычисленные по уравнениям (89)
и (90) при различных значениях А/', приведены ниже.
'ст- с	—42	—41	-40	—39	—38	—37	—36	-35	—34
А/', С	123456789
<7КИП, Вт/м2 59,9	339	934 1917 3349 5282 7766 10843 14556
'ст- С	-31	-32	—33	—34	—35	—36	—37
А/', СС
*?koh, Вт/м-
3939	6631
3	4	5	6	7
8988	11141	13171	15101	16952
1	2
На рис. 22 показано графическое
определение величины удельного
теплосъема с 1 м2 теплопередаюшей
площади поверхности конденсатора-
испарителя и температуры стенки
трубки построением уравнений (89)
и (90) в системе координат /ст—qF
по данным вычислений.
Рис. 22. Графическое определение
Qf И /ст.
103
L
Согласно рис. 22 <?г = 12 400 Вт/м2, тогда теплопередающая площадь
поверхности конденсатора-испарителя
„	15981
Длина труб конденсатора-испарителя
Дк 1,289
лоГн ~ 3,14-0,022 — 18,65 м.
Длина труб в одной секции
^-тр	18,65
= —z— =-------=3,1 м.
Zc 6

Принимая шаг труб в секции по вертикали Si = 50 мм, а по горизон-
тали $2=89 мм, а также полагая длину отрезка трубы /тр = 800 мм
(несколько меньше длины ленты конвейера), иайдем число труб в конденса-
торе-испарителе по горизонтали
Габаритные размеры конденсатора-испарителя следующие:
высота /гн=(2с—I), Si = (6—1) 0,05 = 0,25 м;
ширина 5к=(«2—I), «2= (4—1) 0,08=0,24 м.
Уточненная высота аппарата
7/а = Г?б + 83а + Л/q + ®з3 + Л„ + Лк + 25и = 0,2 + 0,15 + 0,1 + 0,2 +
+ 0,2 + 0,25 +2-0,15 = 1,4 м,
где бз2 , б3>—зазор соответственно между нижней ветвью конвейера и
дном аппарата (6з2 =150 мм), между продуктом и перфорированным
поддоном (бл =200 мм), мм; Лп— высота перфорированного поддона, мм
(йп = 200 мм).
При определении массового количества RI2, необходимого для запол-
нения морозильного аппарата, полагаем, что аппарат заполняется жидким
R12 так, чтобы его уровень не превышал оси барабана конвейера. Объем
части аппарата, заполняемой хладоном (пока без учета его конструктивных
элементов), рассчитывают по формуле
Va,. = илн'лв'л.
Находим численные значения внутренних размеров аппарата, опреде-
ляющих объем его заполнения:
L'a =	— 26И= 1,74-2-0,15= 1,44 м;
д'=Ва — 2би = 0,54 —2-0,15 = 0,24 м;
,	Dr,	0,2
7/а = Ли +	== 0,2 +	= 0,3 м.
Тогда
Va„ = 1,44-0,24-0,3 = 0,104 мз.
Объем аппарата, занимаемый замораживаемым продуктом,
G 10	„
v1ID =---= — = 0,01ой м->,
Р Он 645
104
где рн — насыпная плотность вишни, кг/м3 (рн = 645 кг/м3).
Примем объем конструктивных элементов аппарата Укон, находящихся
под уровнем жидкого хладона, в размере 5% от Van, тогда
Укон — 0,05-0,15 = 0,075 м3.
Количество жидкого хладона в конденсаторе-испарителе также примем
в размере 5% от Van, т. е.
V1IOB = 0,05-0,15 = 0,0075 м3.
Тогда объем жидкого холодильного агента в аппарате
Vx = VaII — VIIP— VKOh + Упов = 0,15 — 0,0155 — 0,0075 + 0,0075=0,1345 м3.
Массовое количество необходимого для заполнения морозильного аппа-
рата R12
здесь О]—удельный объем жидкого R12, м3/кг (при	—30° С v j =
0,6717- 10-3 м3/кг).
Объем, описываемый поршнем компрессора морозильного аппарата,
= _О££1_
к X ’
где V) — удельный объем пара холодильного агента, всасываемого компрессо-
ром, м3/кг (для R22 Ц) = 0,28 м3/кг); Л — коэффициент подачи (при отпо-
Р И76
шенип	— = —- = 13,3/. = 0,32
Ро 88,2
Находим численное значение
0,0929-0,28
VK = Q -— = 0,0812 мЗ/с = 292 мЗ/ч.
По описанному поршнем объему подбираем к установке агрегат
А110-2-2.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ОБОРУДОВАНИЯ КАМЕР ХРАНЕНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
22.	Оборудование камеры хранения с оребренными батареями
Рассчитать, подобрать и разместить охлаждающие приборы, выполнен-
ные в виде оребренных батарей, в камерах храпения мороженого мяса и
одноэтажном холодильнике. Оребренные батареи изготовляются из стан-
дартных секции. Температура камеры /Е=—2СЕС, тепловая нагрузка на
холодильное оборудование Qu = 56 100 Вт. Система охлаждения непосредст-
венная. Площадь поверхности пола камеры Ес = 864 м2, сетка колонн 6X12 м.
При расчете оборудования камеры хранения мороженого мяса требуется
определить необходимое число пристенных и потолочных батарей, их общую
теплопередающую площадь поверхности, оснащенность камеры охлаждаю-
щими приборами, а также абсолютный и удельный расходы металла,
идущего па оборудование камеры охлаждающими приборами, объем и массу,
жидкого аммиака, находящегося в них.
В камерах хранения батареи должны быть размещены так, чтобы они
по возможности локализировали притоки теплоты и влаги в месте их поступ-
105
лення и не допускали их проникновения в охлаждаемое помещение.
Очевидно, что батареи, прежде всего, должны быть размещены на тех
через которые проникает наибольшее количество
теплоты. Согласно планировке отсека одно-
ограждениях камеры,
Рис. 23. Планировка отсека
одноэтажного холодильника.
этажного холодильника (рис. 23), где
находится камера, охлаждающие при-
боры целесообразно разместить на наруж-
ной п двух внутренних стенах, а также на
потолке.
Полагаем, что в камере установлены
батареи змеевикового типа с шагом ореб-
рения 30 мм, выполненные из стандартных
секции.
Для удобства эксплуатации охлаж-
дающей системы камеры потолочные бата-
реи будут располагаться над грузовыми
проходами между балками по одной —
в каждом шестпметровом пролете. Коли-
чество потолочных батарей в камере
4 шт. Длина потолочной батареи должна
быть меньше длины камеры (отступ от
стены должен быть не менее 1 м).
Потолочная батарея собирается
пз головной (СГ), хвостовой (СХ) и сред-
них секций (СС).
Длину потолочной батареи определяют
по формуле
7-б.п = 1сг + lex + ndcc<
где / сг , /сх, Ice— длина секций соответственно головной (/сг =2,750 м),
хвостовой (/сх = 2,750 м), средней, м; лс — число средних секций, входящих
в состав потолочной батареи (см. приложение 18).
Считаем, что потолочная батарея собирается из средних секций длиной
/сс = 4,50 м, а их число лс=6 шт.
Находим численное значение
Z-б.п = 2,75 + 2,75 4-6-4,5 = 32,5 м.
Найденная длина потолочной батареи удовлетворяет условиям ее уста-
новки в камере хранения (длина камеры хранения равна 36 м).
Теплопередающую площадь поверхности потолочной батареи рассчиты-
вают по уравнению
Гб.п = /сг + /сх + «с/сс.
где /сг, /сх, fee — теплопередающая площадь поверхности секций соответст-
венно головной, хвостовой н средней, м2.
Теплопередающая площадь поверхности секций зависит от длины сек-
ции, шага оребрения и количества труб (4 и 6) в секции. Принимаем, что
потолочные батареи собираются пз шеститрубных секций. Ширина потолоч-
ной батареи равна 1,5 м, и такая батарея удачно размещается над грузо-
выми проходами камеры.
Тогда
/сг= 17,5 м2, /Сх = 17,5 м2 и /сс=27,0 м2.
Находим численное значение
Рб.п = 17,5 + 17,5+6-27 = 197 м2.
Суммарная теплопередающая площадь поверхности четырех потолочных
батарей составит 788 м2 (4-197).
106
Количество теплоты, отводимой потолочными батареями, можно найти
из зависимости
Фб .11 — Лб.г/б.л-» >
где А’б. п — коэффициент теплопередачи потолочной батареи, Вт/(м2-К)
|для принятой конструкции потолочной батареи А6.п = 3,8 Вт/(м2-К)1;
Аг —разность между температурами воздуха в камере и кипящего холо-
дильного агента, °C (Д/=10°С).
Тогда количество теплоты, отводимой потолочными батареями,
Q6.„ =3,8-788-10 = 29944 Вт.
Тепловая нагрузка пристенных батарей
Сб.„р = <?о — <?б.п = 56100 — 29944 = 26156 Вт,
где Qo — тепловая нагрузка на холодильное оборудование камеры, Вт.
Теплопередаюшая площадь поверхности пристенных батарей
Сб.лр
26156
=688,31 м2.
р, —	__
/гб.11РД/	3,8-10
|де /?с. лр — коэффициент теплопере-
дачи пристенных батарей, Вт/(м2-К)
[для змеевиковой пристенной бата-
реи k6. пр = 3,8 Вт/(м2-К)]-
Принимаем, что пристенные ба-
тареи собирают из шеститрубных
змеевиковых секций длиной Lt, Пр=»
= 4,25 м.
Необходимое число секций
^б.нр 688,31
пс.з = —:---= ~	, =25,4 секции,
J с.3	1
где fc. з — площадь поверхности од-
ной секции, м2 (для шестптрубной
секции fc. з=27,1 м2).
Считаем, что в камере устанав-
ливают 26 секций.
Каждая пристенная батарея
собирается из двух состыкованных
по высоте секций.
Таким образом, в камере монти-
руется 13 пристенных батарей
с общей теплопередаюшей
площадью поверхности 704,6 м2
(26-27,1).
Размещение батарей в камере
Рис. 24. Размещение батарей в ка-
мере хранения:
1— пристенная батарея; 2—потолочная
батарея.
хранения представлено на рис. 24.
Общая теплопередающая площадь поверхности потолочных и пристен-
ных батарей
Fo = 7=6.,. + /=б.пр = 788 + 704,6 = 1492,6 м2.
Оснащенность камеры охлаждающими приборами «Е
‘ о
=
F
1 с
1492,6
864
= 1,73 м2/м2,
где F, — строительная площадь камеры, м2.
Абсолютный расход металла, идущего на оборудование охлаждающих
приборов камеры, можно найти по уравнению
Ом = Об.,, + Об.„Р.
107
Расход металла на изготовление потолочных батарей определяют
по формуле
<?б.п = Об.п”б.п.
где G б п—расход металла на изготовление одной потолочной батареи, кг;
«о п — число потолочных батарей в камере.
В свою очередь
G6.,. = ^cx +А'сг + Эсс-
еде gcx — масса секций соответственно хвостовой (gcx = 105,6 кг), голов-
ной gcr (gcr =105,6 кг) и gec — средней (gce=162 кг), кг.
Ggn = 105,6 + 105,6 + 6-162 = 1183,2 кг.
Тогда
<?б.п = 1183,2-4 = 4732,8 кг.
Расход металла на изготовление пристенных батарей
Об.„р = Лс.з^с.з = 26 • 162 = 4212 кг,
где gc. з — масса змеевиковой секции, кг (gc. 3=162 кг).
Абсолютный расход металла на изготовление охлаждающих приборов
<Ач = 4732,8 4- 4212 = 8944,8 кг.
Удельный расход металла, отнесенный к 1 м2 строительной площади
камеры,
Объем жидкого аммиака определяется длиной труб батарей и их запол-
нением жидким холодильным агентом.
Суммарную длину труб батарей можно найти из зависимости
= 7.т.„ + 7.TJIp,
где Li, Li, п, Li. пр — длина труб соответственно потолочных и пристен-
ных батарей, м.
С достаточной для инженерной практики точностью можно предполо-
жить, что батареи состоят только из прямолинейных участков труб, прене-
брегая длиной соединительных калачей.
В этом случае длину труб потолочных батарей определяют по урав-
нению
Li.n — Lf^rn Лб.п ।
где т', пв.п — количество соответственно параллельных труб в потолочной
батареи (ш'=6 шт.) и потолочных батарей в камере (пб.п = 4 шт.).
Находим численное значение
£т.„ = 35,2-6-4 = 844,8 м.
Длину труб пристенных батарей определяют по формуле
^Т.пр = Аб.прЩ^Пс.з,
где т" — количество параллельных труб в змеевиковой секции (т"=6 шт.).
Тогда
Дг.пр = 4,25•6 -26 = 663 м;
£т = 844,8 4-663 = 1507,8 м.
108
Объем жидкого аммиака в охлаждающих приборах определяют по фор-
муле
'^0.11 ~ LtVXklt
где Vi —емкость отрезка 1 м трубы, м3 (для труб диаметром 38X2,5, из
которых выполнены стандартные секции, щ=0,00086 м3);	— коэффициент,
учитывающий заполнение труб батарей жидким аммиаком (полагаем, что
жидкий аммиак в батареи направляется насосом при верхней подаче,
4’1 = 0,25).
Тогда
’/о.„ = 1507,8-0,00086-0,25 = 0,32 м3.
Масса жидкого аммиака, находящегося в охлаждающих приборах
камеры,
(ia = V^o.nQa = 0,32-675 = 216 кг,
где ра — плотность жидкого аммиака, кг/м3 (при t0~—30°С ра=
675 кг/м3).
23.	Оборудование камеры хранения с подвесными
воздухоохладителями
Рассчитать, подобрать и разместить охлаждающие приборы, выполнен-
ные в виде подвесных воздухоохладителей.
Планировка камеры, тепловая нагрузка (без учета дополнительных
тсплопрнтоков от электродвигателей вентиляторов) и способ охлаждения
помещения те же, что и в примере расчета 22, но в камере хранятся упа-
кованные рыбные продукты.
При расчете оборудования камеры хранения требуется определить пло-
щадь поверхности воздухоохладителей, их число, установленную мощность
электродвигателей вентиляторов, оснащенность камеры охлаждающими при-
борами, а также абсолютный и удельный расходы металла, идущего на
оснащение камеры охлаждающими приборами, объем и массу жидкого
аммиака, находящегося в охлаждающих приборах, удельную установленную
мощность, количество воздуха, подаваемого в камеру, кратность цир-
куляции.
Площадь поверхности воздухоохладителей FB0 находят из зависимости
(16), полагая, что Д<т=10°С, а коэффициент теплопередачи Ло =
= 12 Вт/(м2-К).
Тогда
56100	_ _ „
FBO =------= 467,а м2.
в0 12-10
Число воздухоохладителей е камере находят по формуле (65)
FB0	467,5	.	_
ино =------=--------= 4,67 = о шт.,
/в0	юо
где /во — площадь поверхности принятого типа воздухоохладителя, м2.
Примем к установке в камере шести воздухоохладителей ВОП-ЮО
fBO = 100 м2. Дополнительная площадь поверхности шестого аппарата необ-
ходима для компенсации теплопритоков от работы электродвигателей вен-
тиляторов. Размещение подвесных воздухоохладителей в камере хранения
представлено на рис. 25.
Таким образом, площадь поверхности воздухоохладителей! в камере
составит 600 м2 (6-100).
Количество теплоты, отводимой этими аппаратами,
•Qbo = 12 -10-600 = 72000 Вт.
109
Действительный теплоприток в камеру Оод определяют по формуле
0од = Qo + Q$-
от электродвигателей вентиляторов
Эксплуатационный теплоприток
воздухоохладителей находят по
уравнению
Q4 ~ Nуст.вен.т*
Установленную мощность элек-
тродвигателей вентиляторов можно
найти по уравнению
А^уст.веит = Пв0,
где Лдв — количество двигателей
вентиляторов одного воздухоохла-
дителя (/1дв = 2 шт.); Л" — установ-
ленная мощность одного двига-
теля, Вт (Лгх=1100 Вт); лво—фак-
тическое число воздухоохладителей
в камере (пЕ0 =6 шт.).
Находим численное значение
ЛГуст.вент = 2-1100-6 = 13200 Вт.
Тогда
Рис. 25. Размещение подвесных воз- Qo =56100 4- 13200 = 69300 Вт.
духоохладптелей в камере хране-
ния.	Следовательно, установленные
в камере воздухоохладители холодо-
производительностью 72 000 Вт отвечают тепловым условиям работы камеры
хранения.
Оснащенность камеры охлаждающими приборами сп
Лю 600
аи----------• = ------= 0,69 м2/м2,
864	'
где FЕ0 фактическая площадь поверхности воздухоохладителей, м2
(FgO=600 м=).
Абсолютный расход металла, идущего иа оснащение камеры охлаждаю-
щими приборами,
GM= n'cgB0 = 6-828 = 4968 кг,
где gB0— масса одного воздухоохладителя, кг (g’Bo=828 кг).
Удельный расход металла
GM 4968
^=='ТГ = 1й_ = 5’7окг/м-
Объем жидкого аммиака в воздухоохладителях можно определить из
выражения
Уо.п= VBOnBOkb
где Иво — вместимость одного воздухоохладителя, м3 (для воздухоохлади-
теля ВОП-ЮО г>во=0,03 м3); k\ — коэффициент заполнения (для воздухо-
охладителей при верхней подаче жидкого аммиака &i = 0,50).
ПО
Находим численное значение
х/0'П = 0,03-6-0,5 = 0,09 м3.
Масса жидкого аммиака в охлаждающих приборах (воздухоохлади-
телях)
= Vo.„0a = 0,09-675 = 60,8 кг.
Удельная	установленная мощность электродвигателей вентиляторов
N уст.вент >е ~	р	~ 1 с Количество	= 8б4 —0,01а кВт/лА подаваемого в камеру воздуха находят из выражения
Г(, = nBvBn'BV,
। де пв — количество вентиляторов у воздухоохладителя; гв — расход
одного вентилятора, м3/с (ив = 1,38 м3/с).
Тогда
Го = 2-1,38-6 = 16,56 м-3/с = 59616 м3/ч.
Кратность циркуляции определяют по формуле	1 I
Уо
Ис
Строительный объем камеры
Гс = ГСЛС = 864-6 = 5184 м3,
где Ас—строительная высота, м (Ас =6,0 м).
Находим численное значение
59616
5184
= 11,5
24.	Оборудование камеры хранения для увлажнения воздуха
водой
Рассчитать, подобрать и разместить устройства для увлажнения воздуха
водой в камере холодильника для хранения фруктов.
Размеры камеры 24X12 м, грузовая высота Агр = 5 м. Камера оборудо-
вана воздушной системой охлаждения, и в ней хранятся яблоки в таре.
Температура воздуха /к = ±0°С, а относительная влажность <рк должна
поддерживаться на уровне 92%.
Прн расчете оборудования для увлажнения воздуха водой требуется
определить емкость камеры хранения н площадь поверхности хранимых
продуктов, теплопередающую площадь поверхности воздухоохладителей
(по укрупненным показателям), равновесную относительную влажность
воздуха камеры, массу воды, которую необходимо подавать в охлаждаемое
помещение для поддержания относительной влажности, необходимое число
увлажняющих воздух устройств, а также массу теряемой продуктом при
хранении влаги.
Емкость камеры хранения находят из зависимости
где gr — норма загрузки 1 м3 грузового объема, т/м3 (для яблок в таре
£„ = 0,35 т/м3).
Грузовой объем определяют по формуле
Игр = F грЛгр.
111
Находим численные значения
Ггр = (24-12) 0,80 = 230,4 м2,
0,80 — коэффициент использования площади пола камеры,
Уг[) = 230,4-5 = 1152 м3,
G„= 1152-0,35 = 403,2 т.
Площадь поверхности хранящихся в камере яблок можно найти
по формуле
г- С"'6
*1! --- , >
(1Q
где р — плотность яблок, кг/м5 (р=960 кг/м3); d— диаметр яблок, м
(d=0,06 м).
Тогда
6-403,2-103
F„ = ——= 42000 м2.
960-0,06
Теплопередающую площадь поверхности воздухоохладителя при расчете
по укрупненным показателям можно найти из зависимости
/'во = Л,,/7с ,
где. а,, — осиашенностъ камеры хранения ноздухоохладателями, м2/м2
[для камер хранения фруктовых холодильников при малом температурном
перепаде между воздухом в камере и температурой кипения (Д/=4-е-6°С)
сл=2,0 м2/м2].
Тогда
Гво = 288  2 = 576 м2 » 600 м2.
Принимаем к установке четыре воздухоохладителя ВОП-150.
Равновесную относительную влажность воздуха <f>K, устанавливаю-
щуюся в камере при влагопритоке, который поступает только с площади
поверхности продуктов, можно определить по формуле
,	/(д) + Ум-М'
ТК= /(F)'
где М'—постоянная величина (для камер хранения М'= 1,246).
Соотношение /(fj, определяемое зависимостью, имеет вид
Ри^п
/(Г) Ро^во '
здесь ри, Ро — коэффициенты соответственно испарения с площади поверх-
ности продуктов [для упакованных в тару яблок рп = 0,416-10-9 кг/(м2-с-Па)]
и конденсации влаги на площади поверхности охлаждающих приборов
[для воздухоохладителей из оребренных труб Ро = 26-1О-9 кг/(м2-сХ
ХПа)], кг/(м2-с-Па).
Находим численное значение
0,416-10-9.42000
f = —!-----------------= 1 12
26-10-9-600	’ ’
Минимальную относительную влажность воздуха в камере при отсутст-
вии в ней влагопритоков определяют по формуле
<Рм =
112
где Р о —давление насыщенного водяного пара у площади поверхности
охлаждающих приборов, Па [при средней температуре площади поверхности
охлаждающих приборов (воздухоохладителя) /0 =—5°С Рв =421,2 Па];
Рк — давление насыщенного водяного пара в воздухе, Па (при /|; = 0°С
Рк =610,5 Па).
Находим численное значение
«Рм =	=0,69, или 69 %.
610,а
Тогда равновесная относительная влажность воздуха
,	1,12 + 0,69-1,246
у =------------------= 0,83, или 83%.
1,12+1,246
Равновесная относительная влажность
(К-= 83%) меньше, чем необ-
ходимая относительная влажность (<рк = 92%), что требует искусственного
увлажнения воздуха.
Массу воды, которую необходимо подавать в камеру для поддержания
влажности, можно найти из выражения
^3к®0^'во[/(/г) +-'И/]
= (?К - О---------------~-------------= (°.92 - о ,83) X
610,5-26-10-5-600 (1,12 + 1,246)
1,246
Необходимое число увлажняю-
щих воздух камеры устройств
^увл
пу=------
Ку
5,87
2
= 2,93,
где gy — количество воды, распы-
ляемой одним устройством, кг/ч
(для механического ротационного
влагораспылителя gy=2,0 кг/ч).
Принимаем к установке три
механических ротационных влаго-
распылителя. Размещение механиче-
ских ротационных влагораспылнте-
лей в камере показано на рис. 26.
Масса теряемой продуктом при
хранении влаги
= 0,00163 кг/с = 5,87 кг/ч.
Рис. 26. Размещение механических
ротационных влагораспылителен в
камере:
1 — воздухоохладитель ВОП-159; 2 — меха-
ничсский ротационный влагораспылитель.
ДО= ₽„ЄД------- =0,416-10-9-42000-610,5
М'
1 —0,92
1,246
= 0,00069 кг/с = 2,5 кг/ч.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ УСТРОЙСТВ ДЛЯ РАЗМОРАЖИВАНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
25.	Аппарат для размораживания блоков мороженой рыбы
в воде
Аппарат для размораживания блоков мороженой рыбы в воде имеет
производительность G'=1000 кг/ч = 0,277 кг/с.
113
При размораживании блоки рыбы погружаются в воду температурой
4в=15°С. Начальная температура замороженного блока ti = —20° С,
а конечная /2 ~ 0° С.
Принципиальная схема аппарата для размораживания блоков моро-
женой рыбы в воде представлена на рис. 27.
При расчете аппарата необходимо определить тепловой поток, подво-
димый к продукту, массовый и объемный расходы воды для разморажпва-
WSOff
Рис. 27. Схема аппарата для размораживания блоков мороженой рыбы в
воде:
/ — циркуляционный насос; 2 — ванна для размораживания блоков рыбы; 3 — контейнер
с блоками рыбы.
ния рыбы, скорость движения воды в живом сечении аппарата, продолжи-
тельность размораживания блока, вместимость аппарата в длину его погруж-
ной ванны.
Тепловой поток, подводимый к продукту (блокам замороженной рыбы),
определяют из зависимости
Сг=О'(^-Л),	(91)
где i2, п — удельная энтальпия продукта соответственно после разморажи-
вания (для рыбы при /2=0°С (2=249 300 Дж/кг) и перед размораживанием
(при G=—20°С й = 0), Дж/кг.
Тогда
Q,. = 0,277 (249300 — 0) = 69056 Вт.
Массовый расход необходимой для размораживания рыбы воды
Ст
свД/
69056
4190-10
= 1,648 кг/с,
В
где св —удельная теплоемкость воды, Дж/(кг-К) [св = 4190 Дж/(кг-К)];
AG — разность между температурами воды при входе в аппарат и выходе
из него (Д/в=10°С).
Объемный расход воды на размораживание рыбы
GB	1,648
VB = —— =  --------= 1,648-10-3 мз/с.
QB	1000
.114
Скорость движения воды в живом сечеиии аппарата определяют по
формуле
Площадь живого сечения для прохода воды в аппарате находят по*
\ равнению
I"ж = Ge.i + 283) (Jiкт 4- 283) — Ябл^бдвбл,
здесь /бл—длина замороженного блока рыбы, м (/бл = 0,8 м); 63— зазоры
между контейнером и стенками аппарата, м (61 = 62=63=0,03 м); Ннт—вы-
сота контейнера с блоками, м (рис. 28) (//кт=0,9 м); пол— количество*
Рис. 28. Контейнер с блоками рыбы:
1 — корпус контейнера; 2 — блоки рыбы;
3 — зазор между блоками рыбы.
Рис. 29. Принципиальная схема ре-
циркуляции воды в аппарате для
размораживания блоков рыбы:
1 — насос; 2 — аппарат для разморажива-
ния.
блоков в контейнере (ябл = 12); 6вл — толщина замороженного блока, м
(6с л = 0,06 м).
Находим численные значения
= (0,8 +2*0,03) (0,9 4-2-0,03)— 12-0,8-0,06 = 0,25 м2;
1,648-10-3
wB = ------------ = 0,006о9 м/с-
0,25
Так как скорость движения воды в аппарате очень мала, примем схему
аппарата с рециркуляцией воды в нем (рис. 29). Полагая, что скорость
движения воды в живом сечении аппарата icB. а=0,05 м/с, определим ее
действительный массовый расход
Оа.д = GB + орец = Лкдав.дО = 0,25-0,05-1000 = 12,5 кг/с.
Отсюда массовый расход рециркулируемого потока воды
<+ец = Ов.д— GK = 12,5— 1,648 = 10,852 кг/с,
а его объем УрСц
Преи 10,852	,
Иреп =—— = -^- = 0,010852 мЗ/с = 39,0 м-3/ч.
11Б
Для создания циркуляции воды в аппарате принимаем насос КМ-6.
Действительная температура воды на входе в аппарат
<WB2 + Gpe.4, 1,648-20 + 10,852-10
'Н’Л“ О„.д + О’|,ец ~	1,648 + 10,852 ^не-
продолжительность размораживания блока найдем, используя модифи-
цированную формулу (69).
Удельное количество теплоты, подводимой к продукту при его размо-
раживании, <7т = 249 300 Дж/кг. Принимаем температуру начала оттаивания
соков в рыбе /Кр=—1°С, а теплопроводность размороженной рыбы
Zo = O,43 Вт/(м-К), Р и Р находим в зависимости от вспомогательных коэф-
.	о о (q lo.i 0 IQ QQ о	0,25	_\
финиентов ₽, и [?г 31 = -—= ГТй=13’33 11	= — = ^77 = 4>17 :
\ ®б.т	6, Оо	^б.[	0,06	]
/? = 0.1037, /’=0,3846 (см. приложение 9).
Ширину замороженного блока Ьъл принимают равной 0,25 м.
Коэффициент теплоотдачи от воды к площади поверхности размора-
живаемого блока зависит от режима движения скорости.
При определении числа Рейнольдса [см. зависимость (8)] в качестве
определяющего размера принимаем высоту канала (зазор между блоками)
/i„=d:)=0,015 м. Кинематическую вязкость воды находят при температуре
рециркулирующего потока/BJ^ 11,32°С vB — 1,306-10—6 м2/с,
а число Прандтля Рг = 9,45.
Тогда
0,05-0,015
Де —--------------
1,306-10-6
574,2.
Число Грасгофа
gd*?lt
•Or = ------5--- -
З’в
Коэффициент объемного расширения воды
3=0,7-10-4, К-1.
Температурный перепад А/ между водой и средней температурой пло-
щади поверхности блока
Тогда
А/ = *бл =11,32 — (—10) = 21,32°С.
Находим численное значение
9,81 -0,0153-0,7-10-4-21,32
<Сг = -----4------4-----------:--= 28860.
(1,306-10-6)2
Число Релея
Ра = СгРг = 28860-9,45 = 272727.
Для вязкостного режима движения при Ra<8-105 справедливо уравне-
ние подобия вида
116
Число Пекле Ре
ге'вдг/э	0,05-0,015	_ _
— ’	~	== 0+3>Э .
а	13,8-10-8
где а — температуропроводность воды, м2/с (при fB]l =11,32° С а=-
= 13,8-10-8 мг/с).
Для воды отношение
—— можно принять равным единице.
Ргст
Коэффициент г< характеризует неравномерность теплоотдачи по длине
1 *бл
капала и зависит от отношения — • -------,
Re d3
1	0,25
Численное значение этого соотношения составит -------•----— = 0,029.
574,2 0,015
При этом малом соотношении е<=1.
Тогда
_ /	0.015XV3
Nu = 1,5.э Iа435----1 =10,67.
\	0,25 /
Коэффициент теплоотдачи находится [см. зависимость (7)] при тепло-
проводности воды Хв=0,58 Вт/(м-К)
В
10,67-0,58
0,015
= 412,4
Вт'(м2-К),
Продолжительность размораживания
249300-1000	/ ,	0,06	„ 1 \
-»разч =---------;—0,06 1 0,1067+ 0,3846—— = 19900 с = 5,5 ч.
1	10,67 —(—1) к 0,43	412,4/
Вместимость аппарата определяют из зависимости (63)
G — 1000-5,5 = 5500 кг.
Количество контейнеров, одновременно находящихся в аппарате, находят
до зависимости
Z=-^.
Gkt
Масса рыбы, находящаяся в одном контейнере,
GKT = «блОпрПбл = 0,8-0,5-0,06-1000-12 = 288 кг,
где рпр — плотность продукта, кг/м3 (рпр=1000 кг/м3); «вл — число блоков,
сдвоенных в одном контейнере (пвл = 12).
Находим численное значение
5500
Z =-----= 19 шт.
288
Длина погружной ваниы аппарата
£в = Z (*бл + 63) = 19 (0,25 + 0,05) = 5,7,
здесь Б3 = 0,05 м.
117
26. Камера размораживания мяса
Камера размораживания мяса в полутушах имеет производительность
О’'=50 т в сутки=0,579 кг/с. Полутуши мяса размораживаются в воздухе.
Система воздухораспределения состоит из каналов с цилиндрическими соп-
лами диаметром do —50 мм. Скорость движения воздуха в зоне расположения
бедренной части полутуши ЩЛ-™=3 м/с. Температура воздуха в камере раз-
мораживания /к^=20эС, начальная
Рис. 30. Принципиальная схема раз-
мещения воздушных каналов с соп-
лами в камере размораживания
мяса:
1 — подвесной путь; 2— каркас подвесною
пути; 3 — воздушный канал; 4— сопло.
температура размораживаемого мяса
/] = —18°С, а конечная 0=1° С.
Принципиальная схема размеще-
ния воздушных каналов с соплами
в камере размораживания мяса
представлена на рис. 30.
При расчете камеры разморажи-
вания требуется определить тепло-
вой поток, подводимый к мясу,,
продолжительность разморажива-
ния полутуш мяса, емкость камеры:
при непрерывном процессе размора-
живания и ее габаритные размеры,,
число воздушных каналов, количе-
ство сопел, начальную скорость,,
выходящего из сопла воздуха, его»
теплопередающую площадь поверх-
ности.
Тепловой поток, подводимый
к мясу, определяют из зависи-
мости (91)
QT =7 0,579 (236000 — 4600) =
Значение коэффициента тепл
уравнения вида
= 134000 Вт.
Продолжительность разморажи-
вания полутуши мяса находят ид
модифицированной зависимости
(69), принимая для полутуши мяса
коэффициенты 7? =0,0967 иР = 0,3571,.
теплопроводность охлажденного мя-
са Хо=О,56	Вт/(м-К), a qT =
= 231,400 Дж/кг.
I [см. зависимость (69)] находят из.
0,33Re°'s+„
—
о
Число Рейнольдса определяют по формуле (8) при -v= 15-06-Ю~5 м2/с
и толщине бедренной части полутуши 6=0,2 м:
„	3-0,2
Re =-------------= 39840.
15,06-10-6
Тогда коэффициент теплоотдачи при Zn = 0,0259 Вт/(м-К)
0,33(39840)°’580,0259	п „ ,,
ак =-----— -----~1----------= 19,9 Вт/(м2-К).
0,2
Продолжительность размораживания тра™
231400-1050	„
=~~ ~	0,2
[азд 20+1
/	0 2	1 \
(°'09670 ^6 + °’3571 1?9/	121250 с = 33 ч*
118
.Г,
ла
процессе размора-
(И) и
Le=30
при
м, а
шири-
т/м
L
одной
длину
При определении емкости камеры при непрерывном
живания используют зависимость (63)
'i = G'rpa3M = 0,579-121250 = 70,2- Юз кг 70 т.
Строительная площадь камеры согласно зависимости
7Р — 0,25 т/м2 равна
70
= —— = 280 м2.
0,25
Принимаем камеру со следующими размерами: длина
Вк = 12 м.
Длина подвесных путей [см. зависимость (12)] при g;=0,28
70
—-----= 2.:>0 м.
0,28
Число ниток подвесного пути принимаем Zn=10, тогда длина
250
литки /„= — =20,0 м. Исходя из конструктивных соображений,
нитки подвесного пути 1П принимаем равной 28 м.
Число воздушных каналов при двустороннем обдувании полутуши мяса
воздухом
ZK = Z„ — 1 = 10 + 1 = 11.
В связи с тем что сопла размещены на каналах в количестве 6 шт. на
1 м длины канала, их количество составит
=/„ZK-6 = 28-11-6 = 1848 шт.
Начальную скорость выходящего из сопла воздуха, необходимую для
создания скорости движения U7VM = 3 м/с, можно найти из зависимости (1)
для случая размещения шести сопел на 1 м длины воздуховода. Тогда, при-
нимая л'=1,1 м, а ст = 0,076, начальная скорость выходящего из
духа
/0,076-1,1	„
(	0,05	)
0,336
Объемный расход воздуха
3,14-0,052	„	„
Го =------ncWfi —-------------1848-16,2 = 58,7о *р/с.
4	4
Тогда массовый расход воздуха при плотности бв = 1 >2 кг/мЗ
Сп = 58,75-1,2 = 70,5 кг/с.
Тепловую нагрузку па калорифер подогрева воздуха находят
нию
Qk.i = Qr — Qi-
Эксплуатационный теплоприток от работы электродвигателей
ров калориферов
Q4 = 0,15QT = 0,15-134000 = 20100 Вт.
Тогда тепловая нагрузка на калорифер подогрева воздуха
QK = 134000 — 20100 = 113900 Вт.
®о =
= 16,2 м/с.
сопла воз-
по уравне-
вентилято-
119
Изменение температуры воздуха в калорифере Д/к при св=1000Дж/(кг>С
ХК)
Д/к =
<?кл 113900
GBcB 70,5-1000
Изменение температуры воздуха в вентиляторах
Д/Е
Qi
GBcB
20100
70,5-1000
= 0,28°С.
В пределах камеры имеет место интенсивное смешение потоков. Прини-
маем, что температура входящего в калорифер воздуха равна средней тем-
пературе воздуха в камере (1К = 20°С). Тогда температура выходящего из--
калорифера воздуха
< = /к4-Д/к = 20+ 1,61 =21,61 °C,
а температура выходящего пз сопел воздуха
= + Д/Е= 21,61 4- 0,28 = 21,89°С.
Так как температура выходящего из сопел воздуха 1Ва мало отлича-
ется от принятой в расчете /к = 20°С, уточнение расчетов, связанных с
определением объемного расхода воздуха, проводить нет необходимости.
Полагаем, что калориферы обогреваются водяным паром, конденсирую-
щимся при Ри = 1,3-105 Па. При этом давлении температура конденсации
водяного пара Z=108° С.
Средняя разность между температурами конденсирующегося пара и
воздуха
20 4-21,89
108 —------------= 87,0°С.
Теплопередающая площадь поверхности калориферов
Фкл
АклД^
113900
12-87,0
109,1 м2,
где /гкл—коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2-К) [йкл =
= 12 Вт/(м2-К)]-
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО СИСТЕМАМ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ОХЛАЖДАЕМЫХ ПОМЕЩЕНИИ
1. Изучение характера движения воздуха в камере хранения
со струйной системой воздухораспределения
Струя воздуха, поданная в помещение, интенсивно подсасывает к себе
окружающий воздух, быстро увеличиваясь в объеме. На некотором расстоя-
нии от места подачи присоединенные массы воздуха начинают отделяться от
общего потока и возвращаются для питания струи. В связи с этим в поме-
щении возникают обратные токи воздуха и устанавливается направленная
циркуляция воздушных потоков.
Цель работы — исследование поля скоростей и характера движения воз-
духа в камере хранения со струйной системой воздухораспределения, опреде-
ление площади струн, площади обратного потока, средних скоростей движе-
ния струи и обратного потока, а также расхода воздуха в струе.
120
Стенд для проведения испытаний (рис. 31) представляет собой модель
холодильной камеры, выполненной в масштабе 1 : 20, Измерительная аппара-
тура состоит пз термоэлектроанемометров для измерения скорости движения
зоздуха, пневмометрическпх трубок и микроманометров.
Рис. 31. Стенд для определения характера движения воздуха в камере хра-
нения со струйной системой воздухораспределения:
1— неподвижное основание; 2— торцевые стенки: 3 — подвижный пол: 4— боковые
стенки; 5 — домкрат; 6 — потолок; 7 — стенные продольные перегородки; 8 — сопло;
9, 22— трубки для измерения статического давления; 10 — нагнетательный отросток:
/7, 18, 19 — дроссель-клапаны; /-— тройник; 13, 17, 20 — задвижки; 14 — распределитель-
ное устройство; 15 — электродвигатель:	16 — вентилятор; 21 — всасывающий отросток.
Габаритные размеры модели холодильной камеры следующие: высота
30 см, ширина 90 см, длина 180 см. Модель включает в себя неподвижное
основание /, боковые стенки 4 п потолок 6, выполненные пз органического
стекла, торцевые стенки 2, подвижный пол 3 и стенные продольные перего-
родки 7.
Неподвижное основание 1, боковые 4 и торцевые 2 стенки, потолок 6
образуют внешний каркас модели. Подвижный пол 3 может подниматься и
121
опускаться с помощью домкрата 5. Устройство подвижного пола позволяет
моделировать камеры высотой 3—6 м. Установка съемной продольной пере-
городки позволяет отделить один пролет от двух других и проводить изме-
рения только в этом пролете, установка двухсъемных продольных перегоро-
док позволяет проводить нужные эксперименты как во всех трех пролетах,
так и в любом нз них. При отсутствии съемных перегородок моделируется
трехпролетная камера.
Подвижный пол 3, съемные продольные перегородки 7, а также допол-
нительные съемные поперечные перегородки (на рис. 31 не показаны и в
приводимых ниже лабораторных работах не использованы) позволяют моде-
лировать обслуживаемые одной струей помещения с соотношением высоты,
ширины и длины от 1 : 1 : 1 до 1 : 6 : 12.
Циркуляция воздуха в модели холодильной камеры осушествляется вен-
тиляторной установкой, состоящей нз вентилятора 16 с электродвигателем
15 на одной оси и замкнутого воздуховода. Питание электродвигателя осу-
ществляется через стабилизатор напряжения, что позволяет устранить влия-
ние колебаний напряжения в сети и сохранить неизменной частоту вращения
электродвигателя и вентилятора. Нагнетательная часть воздуховода состоит
из тройника 12, распределительного устройства 14 и трех отростков 10,
оканчивающихся соплами 8. Количество подаваемого в камеру воздуха
можно регулировать расположенной в распределительном устройстве 14
задвижкой 13 и дроссель-клапаном 18, который смонтирован в тройнике 12.
В распределительном устройстве имеется три дроссель-клапана, с помощью
которых можно регулировать объемное количество подаваемого по отдельным
нагнетательным отросткам воздуха. Контроль за постоянством расхода по
трем отросткам 10 осуществляется с помошью трубок 9 и микроманометров,
измеряющих статическое давление воздуха перед соплами 8.
Всасывающая часть воздуховода начинается тремя всасывающими от-
ростками 21, присоединенными к торцевой стенке 2 камеры в ннжней ее-
части. В каждом из всасывающих отростков имеется дроссель-клапан 19
для регулирования объемов воздуха по отросткам. Необходимое соотношение-
между расходами воздуха по отросткам контролируется с помощью трубок 22
и микроманометров, измеряющих статическое давление воздуха во всасы-
вающих отростках 21. Это оказывается возможным при выполнении предвари-
тельной тарировки таких отростков (построение графической зависимости рас-
хода воздуха от статического давления). Тарнровочные графики содержатся
в инструкции по проведению работы. Расположенные на всасывающих отрост-
как задвижки 20 и соединяющая всасывающее окно вентилятора 16 с помеще-
нием задвижка 17 позволяют изменять соотношение объемов воздуха, направ-
ляемого на рециркуляцию, н воздуха, засасываемого из помещения, в котором
расположена модель камеры. Конструкция, с помощью которой всасывающие,
отростки присоединяются к торцевой стенке модели, допускает изменение вы-
соты их расположения в соответствии с подъемом подвижного пола. Аналогич-
ная конструкция позволяет изменять высоту подачи струи.
При проведении лабораторной работы модель холодильной камеры раз-
деляют стенными продольными перегородками 7 на три части. При этом раз-
меры исследуемого помещения следующие: длина 180 см, ширина 30 см, вы-
сота 25 см, т. е. имитируется помещение с размерами: длина 36 м, ширина
6 м, высота 5 м. Струя подается вдоль помещения, под потолком.
Последовательность проведения работы следующая.
1.	Ознакомиться с инструкциями по обращению с термоэлектроанемомет-
ром, микроманометром и пневмометрнческой трубкой (трубкой ПИТО).
2.	Осуществить пуск центробежного вентилятора.
3.	Отрегулировать с помощью заслонок н дроссель-клапанов подачу воз-
духа по трем нагнетательным отросткам 10 и отсос воздуха по всасывающим
отросткам 21 (для сокращения времени проведения регулировку может осу-
ществить лаборант). Камеру загружают грузом нужной конфигурации зара-
нее. Контроль за постоянством расхода воздуха осуществляется с помощью»
трубок 9, 22 и микроманометров, измеряющих статическое давление.
122
4.	Определить характер движения воздушных потоков в камере по тон-
чайшим шелковинкам, которые закреплены (очень аккуратно приклеены) из
вертикально натянутых по всему объему камеры тонких проволочках. На про-
волочки с помощью яркой краски нанесены через равные промежутки (5—
10 мм) риски. Расстояние между проволочками по ширине модели 25 мм,
5.	Зарисовывать границу струи по нескольким сечениям в журнале наб-
людений.
6.	Измерить скорости только в одном из сечений (рис. 32) и занести в жур-
нал наблюдений. В этом сечении предварительно осуществляется также конт-
рольное измерение границы струи
с помощью дыма, для создания кото-
рого применяют четыреххлористый й
титан (TiCl-i)—жидкость, дающую 22
в воздухе густой белый, весьма от- го
четливо видный дым. Координаты fg
точек измерения устанавливают по
шкалам, нанесенным на стволы тер-,е
моэлскгроанемометра и ппевмомет-м
рпческой трубки. Пиевмометриче->г
скую трубку можно использовать10
для измерения скоростей движения s
воздуха только в пределах границы е
струи. Так как струя является осе-
спмметрпческой, скорости (в целях
сокращения времени проведения
лабораторной работы) измеряют
в одной половине сечения модели.
*2*5 Ч/,5г$	*275*5.2
>27 xfjBiti А? >’,? >535
з v /г -л и го гг гч гз
Рис. 32. Характер распределения ско-
ростей движения воздуха в сечении
камеры хранения пищевых продук-
тов.
Кроме того, одновременно могут
осуществляться измерения скоро-
стей воздуха струп (в левом про-
лете) и обратного потока (в правом
пролете).
7.	Обработать опытные данные
согласно методическим указаниям и определить площади струи и обратного
потока, средине скорости струп и обратного потока, а также расход воз-
духа в струе.
8. Сравнить результаты опытных данных ,с расчетными, полученными по
аналитическим зависимостям.
9.	Определить погрешность измерений относительно расчетных данных.
Обрабатывая результаты измерений, площадь струи находят путем плани-
метрирования графика сечения струи.
Площадь обратного потока представляет собой разницу между площадью
поперечного сечения модели камеры, не занятой грузом, Fn и площадью сече-
ния СТруН Гетр,
Fобр — F п — Fстр •
Это положение является не совсем точным, так как не учитывает участков,
где происходит поворот потоков. Однако этой неточностью можно пренебречь,
потому что в холодильных камерах важна скорость движения воздуха вне
струи, а направление потоков решающего значения не имеет.
Среднюю скорость движения струн определяют как среднюю арифметичес-
кую нз общего количества п измерений
— T.W;
®1’стР=	•
II
Осевую скорость находят как максимальное значение скорости в данном
сечении струн.
Расход воздуха в струе вычисляют по формуле
стр — ТС'стр^*'стр'3600»
123
где гс'стр — средняя скорость струи, м/с; Гетр — площадь струи, м2.
Среднюю скорость обратного потока находят для конфигурации груза (см.
рис. 32) по формуле
__	^обр.ВЗ-- ^"вз + ^обр.ц •тц/’ц.пр
^обр =----------р , р--------------->	(92>
Г R3 I * Ц.Пр
где it’o6p.B3, Ц’обр.ц.пр — средняя скорость обратного потока соответственно в
зоне над грузом и в центральном проходе, м/с; £вз, Fц.Пр — площадь обратно-
го потока соответственно в зоне над грузом и в центральном проходе, м2.
В формуле (92) шобр.вз н шОбр.ц.пр определяются как средние арифмети-
ческие значения общего количества п измерений по зависимостям, приведен-
ным ниже:
V W;
—	— R3
^обр.вз —	»
п
-	Z W; п.„р
^обр.ц.пр —
Значения Fb3 и Fu.np можно определить планиметрированием либо расчетом-
при правильной геометрической конфигурации соответствующего пролета. При
этом необходимо соблюсти условие F,,3 + Ливр = Лэбр-
Отчет должен содержать задание и цель работы, схему стенда для прове-
дения испытаний, протокол с данными измерений, схему циркуляции воздуш-
ных потоков, обработку результатов измерений н сопоставление полученных
результатов с данными расчета по аналитическим зависимостям.
2.	Определение предельной высоты штабеля в камере хранения,-
оборудованной струйной системой воздухораспределения
Необходимая дальнобойность струп связана с величиной средней скорости
обратного потока в конце действия струн. Недостаточная дальнобойность
струп может быть вызвана малой площадью свободного сечения помещения,
обслуживаемого одной струей, в частности потому, что штабель груза уложен
слишком высоким. При эксплуатации холодильных камер со струйным возду-
хозрасирсделсннем высота укладки штабеля не должна превышать предель-
ную высоту.
Цель работы — установление предельно допустимой высоты штабеля груза
в камере хранения, оборудованной струйной системой воздухораспределения.
Кроме того, необходимо экспериментальное подтверждение, что предельная1
дальнобойность струи зависит от площади поперечного ссчепня не занятой
грузом камеры п не зависит от скорости движения выходящего из сопла воз-
духа.
Стенд для проведения исследований описан в лабораторной работе № 1.
Последовательность проведения работы следующая.
1.	Ознакомиться с инструкциями по обращению с микроманометром н
ппевмометрнческой трубкой, а также с термоэлсктроанемометром.
2.	Осуществить пуск центробежного вентилятора 16.
3.	Отрегулировать с помощью задвижки 13 и дроссель-клапанов 11 и 18
подачу воздуха по трем нагнетательным отросткам 10 с какой-нибудь опреде-
ленной скоростью (например, 10 м/с) и отсос воздуха по отросткам 21 с помо-
щью дроссель-клапанов 19 и задвижек 17 и 20. При проведении данной лабора-
торной работы перегородки 7 стенда (см. рис. 31) сняты, способ укладки груза
во всех трех пролетах одинаков.
4.	Определить дальнобойность струп путем наблюдения за дымом, для
создания которого использовать четыреххлористый титан (TiCir) или тончай-
шие шелковинки, которые прикреплены к вертикально натянутым по всему
объему камеры тонким проволочкам.
124
5.	Установить с помощью задвижек 13, 17, 20 и дроссель-клапанов //;.
18 и 19 по отросткам другую скорость выходящего воздуха (например, 20 м/с).
6.	Определить дальнобойность струи при этой скорости движения выходя-
щего из сопел воздуха.
7.	Прекратить подачу воздуха по крайним отросткам 10 при помощи
дроссель-клапанов 11, осуществляя еуо подачу только через центральное сопло.
8.	Установить с помощью задвижек 13, 17, 20 и центрального дроссель-
клапана 18 скорость подаваемого через сопло 8 воздуха, равную скорости
воздуха, соответствующей п. 3, т. е. 10 м/с.
9.	Определить дальнобойность струи.
10.	Установить с помощью задвижек 13, 17, 20 и дроссель-клапанов 18 и
11 скорость выходящего из сопла 8 воздуха, равную скорости воздуха, соот-
ветствующей п. 5, т. е. 20 м/с.
11.	Определить дальнобойность струи.
12.	Обработать опытные данные согласно методическим указаниям.
13.	Сравнить дальнобойность струи, полученную в опытах (см. пп. 4, 6, 9'
н 11) с дальнобойностью, рассчитанной по аналитической зависимости.
По дальнобойности, полученной в опытах (см. пп. 4, 6, 9 и 11), рассчитать
предельную высоту штабеля и сравнить эту высоту с фактической высотой шта-
беля в соответствующих опытах.
Под дальнобойностью понимают расстояние, на котором существует орга-
низованное движение воздушного потока по направлению движения струи. За
пределами этого расстояния наблюдается движение воздушных потоков, кото-
рые можно назвать вторичными, так как их нельзя отнести ин к стр\е, ни
к обратным потокам. Эти потоки характеризуются сильными пульсациями в-
районе окончания действия струи н отсутствием строго направленного дви-
жения.
Предельную расчетную дальнобойность струн определяют по зависимости
Ветр.прсл = 4,6 )' Fи ,
где Гл — площадь поперечного сечения модели камеры, не занятой грузом,
м2.
Если принять полученную при измерении дальнобойность струи как
необходимую при данной укладке груза, то можно определить так назы-
ваемую мнимую свободную площадь камеры.
Тогда площадь, занятую грузом камеры, определяют по формуле
р ____р р"п
г гр —	—	,
где Fi, — площадь поперечного сечения камеры (модели камеры), м2; Г“н —
мнимая площадь, не занятая грузом камеры, м2.
Предельную высоту штабеля (при одинаковой высоте штабелей в камере)?
/1Пр определяют по формуле
где Frp — площадь поперечного сечения, занятая грузом, м2; SB,—общая
ширина грузовых штабелей.
Отчет должен содержать задание и цель работы, схему стенда для
проведения испытаний, протокол с данными измерения, а также сравнение
полученных значений дальнобойности струи и фактической предельной вы-
соты штабеля с аналитическими значениями.
125,
3.	Изучение влияния расположения сопла относительно балки
на характер движения воздушных потоков в камере с балочной
конструкцией перекрытия
При наличии балочной конструкции большое значение имеет расположе-
ние сопла по отношению к балке. Неправильно выбранное расположение
сопла по отношению к балке приводит к тому, что струя полностью или
частично разбивается о балку. В результате этого скорость движения воз-
духа в одной части помещения возрастает за счет уменьшения ее в другой.
Распределение температуры и
влажности воздуха в камере
может оказаться очень неравно-
мерным.
Так как уменьшение скорости
движения воздуха происходит толь-
ко в той части помещения, которая
расположена за балкой, для оценки
влияния расположения сопла относи-
тельно балки на характер движения
воздушных потоков достаточно про-
следить за изменением скорости
в одном из сечений этой части
помещения.
Цель работы — изучение влия-
ния расположения сопла относи-
тельно балки перекрытия на харак-
тер движения воздушных потоков
в камере с балочной конструкцией,
определение площади обратного по-
тока и его средней скорости.
Стенд для проведения исследо-
ваний описан в лабораторной рабо-
те № 1 (см. рис. 31). Особенность
используемого для данной лабора-
торной работы стенда состоит
в том, что в каждом пролете
съемного потолка имеются плос-
Рис. 33. Характер распределения
скоростей движения воздуха в ка-
мере хранения прн балочной конст-
рукции перекрытия и налипании
струи па штабель груза.
кие отверстия, расположенные поперечно струе. В этп отверстия можно
вставлять модель балки. Отверстия размещены иа расстояниях 10, 15 и
25 с.м от торцевой стены .модели, т. е. моделируют удаление сопла от балки
соответственно на расстояние s, равное 2, 3 и 5 м. Плоские отверстия закры-
ты съемными крышками из органического стекла. При необходимости съем-
ную крышку снимают, к ней крепят модель балки необходимых размеров
(например, стандартной балки высотой 1,2 м) и устанавливают на место.
Для сокращения времени проведения работы модель делят иа три части
продольными перегородками 7. Нагнетательные отростки устанавливают в
каждом из пролетов с помощью приспособлений, позволяющих изменять вы-
соту подачи струй в положения, которым соответствует расстояние Дй меж-
ду уровнем верхней кромки сопла и отметкой нижнего обрезка балки 0,25
и 50 см соответственно в каждом пролете. Способ укладки груза во всех
трех пролетах одинаков (рис. 33).
Последовательность выполнения работы следующая.
1.	Ознакомиться с инструкциями по обращению с термоэлектроанемо-
метром.
2. Осуществить пуск центробежного вентилятора.
3. Отрегулировать с помощью заслонок и дроссель-клапанов подачу
воздуха по нагнетательным отросткам 10 так, чтобы скорость выходящего
из сопел воздуха была одинакова. Отрегулировать отсос воздуха по всасы-
вающим отросткам 21. Для сокращения времени проведения работы регу-
.126
лировку может предварительно про-
вести дежурный лаборант. Контроль
за постоянством расхода н скорости
воздуха осуществляется с помощью
трубок 9, 22 и микроманометров по
статическому давлению потока.
4.	Отсоединить от потолка одну
из трех съемных крышек на каждом
пролете. Прикрепить к крышке
модель балки н снова установить ее
на модель.
5.	Определить характер движе-
ния воздушных потоков в камере
по специальным шелковинкам, кото-
рые закреплены на вертикально
натянутых по всему объему модели
холодильной камеры тонких прово-
лочках. На проволочки с помощью
яркой краски нанесены через равные
промежутки (5—10 мм) риски.
6.	Измерить скорость потока
в одном сечении, которое располо-
жено за балкон. Измерять следует
скорость обратного потока, которая
является наиболее характерным
параметром. Измерения заносят
в журнал наблюдений. В этом сече-
нии предварительно осуществляют
контрольное измерение границы
струи с помощью дыма.
Установить по шкале, нанесен-
ной на ствол термоэлектроанемо-
метра, координаты точек измерения.
Так как струя является осесиммет-
ричной, скорость обратного потока
измеряют только в одной половине
пролета.
7.	Снять модель балки и уста-
новить в следующее положение,
после чего повторить все измерения
указанные выше.
8.	Перенести модель балки
в третье положение.
9.	Обработать опытные данные
согласно методическим указаниям,
определить площадь обратного по-
тока и его среднюю скорость в сече-
нии измеряемом, в каждом из трех
положений сопла относительно
балки.
10.	Построить графики измене-
ния средней скорости обратного
потока в зависимости от удаления
сопла и балки по направлению
движения струн, т. е. для каждого
положения сопла, которым соответ-
ствовали расстояния Дй между
уровнем верхней кромки сопла и
отметкой нижнего обреза балки:
0; 25 и 50 см (рис. 34). При по-
Рис. 34. График изменения средней
скорости обратного потока в зави«-
симости от удаления сопла и балки
и ее нижней образующей.
№
zs
20
Z'<
2Z
20
18
10
П
12
Ю
8
0
О
г
г t f I й 12 /< /о 0 20 22 2ч 2з 28 Я
Рис. 35. Характер распределения ско-
ростей движения воздуха при глад-
кой конструкции потолка и налипа-
нии струи на потолок.
127
строении графика можно воспользоваться средней скоростью обратного
потока, которую определяют в том же сечении на модели без балки при
подаче струн под потолком. Эту скорость можно найти аналитическим путем
либо экспериментальным при ДЛ=0 (рис. 35).
Площадь обратного потока FoeP находят путем планиметрирования се-
чения обратного потока. Планиметрированием можно найти и значения
площадей обратного потока в отдельных зонах. Площадь обратного потока
в боковом проходе можно определить расчетным путем
Fб.пр = (Дк  Дшт) ^шт >
где В,,, Вшт — ширина поперечного сечения соответственно камеры (пролета)
и штабеля, м; Ншт—высота штабеля, м.
При этом должно быть проверено соблюдение условия
Добр = Bb3 -J- Вб.„р,
где F,.., — площадь обратного потока в зоне над грузом, м2.
Среднюю скорость обратного потока для способа укладки груза соглас-
но рис. 33 или 35 находят по формуле
^обр.ВзВвЗ "4" ®обр.б.11['.В'б.П|>
где Юобр.б.пр — средняя скорость обратного потока в зоне бокового прохо-
да, м/с.
Отчет должен содержать задание и цель работы, схему стенда для
проведения испытаний, протокол с данными измерений, схему циркуляции
воздушных потоков при различных расположениях сопла относительно бал-
ки, графические изменения средней скорости обратного потока в зависимо-
сти от удаления сопла и балки по направлению движения струн для каж-
дого из положений сопла, которому соответствует свое ЛЛ.
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ХОЛОДИЛЬНОМУ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ОБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
4.	Изучение влияния работы межрядных радиационных
батарей на холодильную обработку продуктов
В камере с межрядными радиационными батареями наряду с конвектив-
ным используется п радиационный теплообмен. Дополнительный радиацион-
ный теплообмен позволяет ие только интенсифицировать процесс холодиль-
ной обработки (охлаждение пли замораживание), по и уменьшить энергети-
ческие затраты на привод вентиляторов воздухоохладителей при сокращении
массовых потерь продукта.
Цель работы — ознакомление с конструкцией и со специфическими осо-
бенностями работы камер холодильной обработки мяса с комбинированной
воздушпо-радпаннопнон системой охлаждения, а также определение произ-
водительности камеры охлаждения при наличии радиационного теплообмена
и без него, относительного увеличения производительности камеры охлажде-
ния при использовании радиационного теплообмена, абсолютного значения
усушки и его относительного изменения при работе батарей, расхода потре-
бляемой электродвигателями вентиляторов и воздухоохладителей электро-
энергии, удельного расхода электроэнергии от электродвигателей вентилято-
J28
ров и его относительного изменения при наличии радиационного теплооб-
мена.
Стенд для проведения лабораторной работы состоит из опытной камеры,
которая моделирует работу устройств, предназначенных для охлаждения
мяса в полутушах, измерительного комплекса для фиксирования температур,
весов для контроля массы муляжей полутуш, термоэлектроанемометра для
измерения скорости движения воздуха у муляжей, ваттметров для контроля
мощности, которая подводится к гибким электронагревателям, расположен-
ным между межрядными радиационными батареями и создающим тепловую
нагрузку на холодильное оборудование камеры, электросчетчиков для нахож-
дения расхода электроэнергии электродвигателей вентиляторов воздухоохла-
дителей.
Опытная камера (рис. 36) состоит из изолированного контура, метал-
лического каркаса, на котором крепят холодильное оборудование камеры:
четыре воздухоохладителя, шесть межрядпых радиационных батарей, си-
стемы воздухораспределения типа «ложный потолок» и поддоны для сбора
талой воды.
Рис. 36. Опытная камера для определения влияния работы межрядных ра-
диационных батарей на холодильную обработку пищевых продуктов:
/ — межрядная радиационная батарея; 2 — воздухоохладитель; 3 — воздуховод; 4—весы;
5 — ложный потолок; 6 — муляж; 7 — экран.
Тепловая нагрузка на холодильное оборудование создается с помощью
гибких нагревательных элементов, находящихся между межрядными радиа-
ционными батареями. Контрольные полутуши мяса заменяются специальны-
ми муляжами, выполненными из материи и опилок (рнс. 37).
По форме и по размерам муляжи идентичны полутушам мяса массой
около 80 кг. Два муляжа размещаются в опытной камере, там, где скорость
движения воздуха одинакова или отличается незначительно (не более 5%).
Для изучения влияния работы межрядпых радиационных батарей на хо-
5 Зак. 233
129
лодильную обработку продуктов один муляж размещен непосредственно
между межрядпыми радиационными батареями, а другой защищен двумя
специальными экранами, изготовленными из полированного алюминия. Экра-
ны (рис. 38) расположены (с двух сторон) между межрядпыми радиацион-
ными батареями и муляжом, в результате чего уменьшается радиационная
составляющая теплообмена при холодильной обработке.
Измерительный комплекс для фиксирования температур воздуха, поверх-
иосш межрялпы.х радиационных батареи и муляжей состоит из хромоии-
80
Рис. 37. Муляж полутуши мяса.
Рис. 38. Расположение экранов в
камере охлаждения с межрядными
радиационными батареями:
1 — межрядная радиационная батарея; 2 —
экраны; 3 - муляж; 4 — весы.
келевых термопар, лабораторного высокоомного потенциометра постоянного
тока типа Р-307 или автоматического многоточечного потенциометра типа
КСП-4 в сочетании с переключателем и термосом для тающего льда. При-
менение потенциометра типа КСП-4 позволяет получать термограммы, кото-
рые проще п быстрее можно обрабатывать.
Уменьшение массы охлаждаемых в опытной камере муляжей фиксиру-
ется двумя специальными платформенными весами ВС 50/250. Платформен-
ные весы монтируются в верхней зоне камеры, и каждый муляж охлажда-
ется в подвешенном состоянии на штатном крюке весов.
Последовательность выполнения работы следующая.
1.	Изучить инструкцию по обслуживанию оборудования опытной камеры
и измерительных средств.
2.	Ознакомиться с конструкцией и особенностью устройства стенда для
изучения влияния работы межрядных радиационных батарей па холодиль-
ную обработку продуктов.
3.	Проверить наличие па стенде термоса для тающего льда, а также
контрольно-измерительной аппаратуры, ее включение и исправность.
4.	Обеспечить работу оборудования камеры охлаждения мяса, которое
за 2—3 ч до начала эксперимента должно быть включено обслуживающим
персоналом. Обслуживающий персонал осуществляет подготовку к охлаж-
130
дению муляжей полутуш мяса: увлажняет опилки муляжа, доводя их мас-
совую влажность до 85%, а затем подвешивает муляжи па крючья плат-
форменных весов.
5.	Оснастить муляжи термопарами, контролирующими температуру в
центре бедренной и лопаточной частей муляжа, а также температуру их
поверхности.
6.	Взвесить муляжи на индивидуальных платформенных весах с после-
дующей фиксацией их первоначальной массы.
7.	Записать показания счетчиков и время начала процесса охлаждения
муляжей. Началом процесса охлаждения нужно считать момент включения
электродвигателей вентиляторов воздухоохладителей.
8.	Измерить скорость движения воздуха в зоне расположения бедренной
и лопаточной частей муляжей, а также скорость движения выходящего из
плоских сопел (щелей) воздуха с помощью термоэлектроанемометра. Эти
сопла находятся над муляжами.
9.	С помощью автоматического токового трансформатора обеспечить
электропитание гибким электронагревателям, регулируя его так, чтобы в гру-
зовом отсеке опытной камеры (в зоне расположения бедренной части муля-
жей) температура воздуха поддерживалась на постоянном заданном уровне
(±0-—5° С) или же изменялась по определенной программе, заданной пре-
подавателем.
10.	Контролировать относительную влажность воздуха в грузовом объе-
ме опытной камеры с помощью специальной гнпертермопары.
Поддержание заданной относительной влажности воздуха в грузовом
объеме опытной камеры на определенном уровне и =904-95%) или се изме-
нение по определенной программе, указанной преподавателем, осуществля-
ется путем регулирования подачи водяного пара в грузовой отсек камеры.
11.	Измерять и записывать экспериментальные данные (температуры в
центре и на поверхности муляжей, а также температуры подаваемого через
щели ложного потолка в камеру воздуха, температуры воздуха в зоне рас-
положения бедренной и лопаточной частей муляжей, температуры поверх-
ности межрядпых радиационных батарей и температуру кипения холодиль-
ного агента, массу находящихся пл крючьях платформенных весов, мощность,
подводимую к гибким электронагревателям) каждые 10—-15 мин. Скорости
движения воздуха в грузовом объеме камеры измерять и фиксировать в
начале и конце процесса охлаждения муляжей.
12.	Следует считать процесс охлаждения оконченным при достижении
определенной (заданной преподавателем) и одинаковой для двух муляжей
температуры в центре бедренной части (или же на ее поверхности). При
этом следует фиксировать время окончания процесса холодильной обра-
ботки. а также массу муляжа и показания электросчетчиков электродвига-
телей вентиляторов воздухоохладителей.
13.	Заполнить журнал наблюдений, форма которого приводится щ-оке.
Продолжительность охлаждения мяса (опытных муляжей) определяется
временем достижения в центре бедренных частей заданных преподавателем
(одинаковых) температур. Очевидно, что время охлаждения иеэкраипрован-
ного муляжа т меньше, чем экранированного т', т. е. т<т'.
Производительность камеры охлаждения определяют по формулам:
при использовании радиационного теплообмена
('s = -' .	(93)
где G — емкость камеры охлаждения, кг (указывается преподавателем);
без использования радиационного теплообмена
5*
131
Относительное увеличение производительности камеры при использова-
нии радиационного теплообмена находят по зависимости
G'
ДГо- —f—-100.
(1
Усушку продукта рассчитывают по формулам:
при нснотьзоваппн радиационного теплообмена
а„ — gs ,
gs- -	--100,
'ZH
где G,.t — масса неэкранирлванпого муляжа соответственно начальная
и конечная, кг;
без использования радиационною теплообмена
g =-= —------100,
1 'н
где GH , G—масса экранированного муляжа соответственно начальная и
конечная, кг.
Относительное нзменсие усушки продукта при использовании радиа-
ционного теплообмена находят по уравнению
А'огн	^--100,
g
Расход потребляемой электродвигателями вентиляторов воздухоохлади-
телей электроэнергии определяют по формуле
1де W/i, W'2—показания электросчетчика соответственно в момент включе-
ния электродвигателей вентиляторов п в момент их выключения, кВт-ч.
Мощность электродвигателей вентиляторов рассчитывают по уравне-
нию
Удельный расход электроэнергии от электродвигателей вентиляторов на
1 т охлажденного мяса:
при использовании радиационного теплообмена
аэ -=	-100;
без использования радиационного теплообмена
а = —• 100.
3 G'
Относительное изменение удельною расхода электроэнергии на охлаж-
дение 1 т мяса в камерах с использованием радиационного теплообмена
находят по формуле
.
flotll _2----------L-100.
«э
Отчет по лабораторной работе должен содержать исходные данные н
цель работы, схему экспериментального стенда с указанием марок нзмери-
132
тельных приборов и их класса, протокол с данными измерений, результаты
измерений н их анализ, графики, характеризующие изменение (в зависимос-
ти от времени) температуры в центре бедренной и лопаточной частей
муляжей, а также на их поверхности, графики, характеризующие изменение
температуры и скорости движения воздуха в зоне расположения бедренной
и лопаточной частей и выходящего из щели ложного поголка воздуха,
графики, характеризующие изменение скорости усушки двух охлаждаемых
муляжей.
5. Исследование работы оребренных воздухоохладителей
при наличии инея на их теплопередающей площади
поверхности
Образующийся па наружной площади поверхности воздухоохладителя
слой инея является дополнительным термическим сопротивлением, которое
уменьшает коэффициент теплопередачи воздухоохладителя и создает допол-
нительное аэродинамическое сопротивление потоку проходящего через
аппарат воздуха.
Возрастание термического сопротивления приводит к понижению тем-
пературы кипения холодильного агента, а увеличение аэродинамического
сопротивления — к росту расхода электроэнергии на привод вентиляторов.
Таким образом, наличие инея на теилоиередающей площади поверхности
воздухоохладителей вызывает возрастание расхода электроэнергии на экс-
плуатацию оборудованных воздушной системой охлаждения камер, а в
итоге — повышение стоимости эксплуатации охлаждаемых объектов.
Цель работы — исследование влияния ппесобразовапия на коэффици-
ент теплопередачи и аэродинамическое сопротивление воздухоохладителя, а
также определение средней скорости движения воздуха и его массового
расхода, массового расхода поступающего в охлаждающие оребренные сек-
ции хладоносителя, холодопроизводительности воздухоохладителя и коэф-
фициента его теплопередачи, аэродинамического сопротивления охлаждаю-
щих оребренных секций.
Стенд для проведения работы представляет собой воздушный замкну-
тый капал прямоугольного сечения, в котором помещены оребренные охлаж-
дающие секции и создающий тепловую нагрузку па них элсктрокалорифер.
Циркулирующий в канале воздух увлажняется путем впрыскивания в пего
перегретого пара через гребенку. Перегретый пар получается в специальном
парогенераторе. Для контроля влажности циркулирующего в канале воздуха
имеется гигрометр.
Контроль и измерение параметров воздушного потока производится в
сечениях /—1 и II—II, одновременно в пяти точках в каждом сечении.
Температуру воздушного потока в сечениях определяют с помощью
хромелькопелевых (илп медьконстантаповых) термопар в сочетании с мно-
готочечным переключателем п высокоомным потенциометром постоянною
тока Р-307. Термостатированные спаи термопар находятся в термосе для
тающего льда. Измерение скорости движения воздушного потока в сечениях
производится термоэлектроанемометром ТА-ЛИОТ, а аэродинамического
сопротивления оребренных охлаждающих секций — с помощью пневмометри-
ческих трубок, соединенных с микроманометром типа ЦАГИ.
Массу осевшего на площади поверхности оребренных охлаждающих
секций инея определяют взвешиванием конденсата, который при их оттаи-
вании собирается в мерном сосуде. Массу подаваемого в оребренные охлаж-
дающие секции хладоносителя определяют с помощью нормальной диафраг-
мы и дифференциального манометра. Температура хладоносителя контроли-
руется термопарами, установленными на патрубках для входа хладоносителя
в оребренные охлаждающие секции и выхода из них.
Принципиальное устройство стенда показано на рис. 39.
Последовательность выполнения работы следующая.
133

Температура кипения холодиль-
ного агента f0, С
Ns пп-
зона бедренной
части tvt
зона лопаточной
части и«,
зона бедренной
части w'j
зона лопаточной
части ш.)
воздуха, выходящего
из сопла, и»и
Относительная влажность воз-
духа в центре камеры чи
не экранированною муля-
жа 6Я
экранированного муляжа
Показание электросчетчика
(электросчетчиков), электро-
двигателей, вентиляторов,
воздухоохладителей IF
Показание ваттметра, контроли-
рующего мощность, которая
подводится к гибким электро-
на! ревател ям, N
Время замера
центр бедренной части			
центр лопаточной части е2	X		
			
поверхность бедренной части	о		
	X X		
	о		
поверхность лопаточной части е1	ж		
			
	S»		
воздух в зоне бедренной части е5			
воздух в зоне лопаточной части			
воздух, выходящий из сопла, с7		□	
		о	
центр бедренной части		2J X	
			
центр лопаточной части е#>		5	Тем
		W	го
		S	ьз •<
поверхность бедренной части			-
'л	Экр;		
			
	О		
поверхность лопаточной части	03		
	ж		
е4	S		
	2		
			
воздух в зоне бедренной части"	%		
е- :>			
воздух в зоне лопаточной ча^ти			
е6			
воздух, выходящий из сопла,			
наблюдений
Рис. 39. Экспериментальный стенд для исследования работы оребренных воз-
духоохладителей:
/ — воздушный замкнутый канал; 2 — оребренные охлаждающие секции; 3 — электрока-
лорифер; 4 — парогенератор; 5 — испариIель; 6 — датчики температуры воздуха; 7 —
датчик давления; X — датчик скорости движения воздуха; 9 — датчики влажности воз-
духа; KI — датчики температур иа входе и выходе хладоносителя; /| мерный сосуд;
/2 —гребенка; 13 — (J-образный манометр; II — циркуляционный насос; 15 — расходомер
(диафрагма).
1.	Изучить инструкции по обслуживанию оборудования и контрольно-
измерительной аппаратуры экспериментального стенда.
2.	Изучить особенности устройства .экспериментального стенда, предназ-
наченного для исследования работы оребренных воздухоохладителей при
наличии инея на их теплопередающей площади поверхности.
3.	Проверить па стенде контрольно-измерительную аппаратуру, ее вклю-
чение и исправность, а также наличие тающего льда в термосе.
4.	Обеспечить работу оборудования, предназначенного для охлаждения
185
хладоносителя, и работу парогенератора, вырабатывающего перегретый во-
дяной пар.
5.	Включить вентиляторы воздухоохладителей, а также электрокалори-
феры.
6.	Подать в охлаждающие оребренные секции холодный хладоносптель,
температура которого при входе в секции должна быть не выше —12° С.
7.	Обеспечить впрыск перегретого пара в циркулирующий в воздушном
канале воздух.
8.	Измерить температуру и влажность циркулирующего воздуха, ско-
рость его движения, а также статический напор воздушного потока после
стабилизации режима работы экспериментального стенда. Кроме того, сле-
дует измерить перепад давления проходящего через диафрагму хладоноси-
теля с фиксацией его температуры, а также экспериментально определить тол-
щину слоя инея. Измерять параметры необходимо с интервалом в 10—
15 мин.
9.	Занести в журнал наблюдении все данные измерений, форма которого
приводится ниже.
Среднюю скорость движения воздуха в сечениях /—I и II—11 находят
по формуле
где ш, Wi — скорость движения воздуха в точке сечения, м/с; п—количество
замеров в каждом сечении (л«5).
Объем циркулирующего через воздухоохладитель воздуха определяют
по зависимости
VB = /71Kw,
где F-,k — площадь поверхности живого сечения воздуховода, м2.
Массовый расход воздуха рассчитывают по формуле
иРв »
где рв— плотность проходящего через оребренные охлаждающие секции
воздуха (значение плотности определяют при средней темпратуре потока),
кг/м3.
Массовый расход поступающего в охлаждающие оребренные секции
хладоносителя находят по уравнению
<As= /р. T^APps,
где / — сечение диафрагмы, м2; ц — коэффициент расхода диафрагмы;
АР — разность между давлениями хладоносителя до и после диафрагмы,
Па; ря— плотность хладоносителя перед диафрагмой, кг/.м3.
Холодопроизводительность воздухоохладителя можно найти по зависи-
мости
Qo ~	(ISa	),
где cs — удельная теплоемкость хладоносителя, Дж/(кг-К); t„ , Лг —среднее
значение температуры хладоносителя, соответственно выходящего пз ореб-
ренных охлаждающих секций п входящего в них. °C.
Холодопроизводительность воздухоохладителя можно также найти и по
тепловому балансу воздуха
Qo ~ ('и (.' t — г 2),
здесь /|, i? — удельная энтальпия воздуха, соответственно входящего в ох-
лаждающие оребренные секции (находится с помощью диаграммы i, d для
влажного воздуха в зависимости от его температуры и влажности) и л.хо-
дящего из них (также находится с помощью диаграммы i, d), Дж/кг.
136
Журнал наблюдений
Скорость движения воздуха
Статиче-
ский напор
Показания
микромано-
метра, мм
вод. ст.
Показания термоэлектроанемометра, м/с
W, =	• • • +а>5
5
Температура хладоносителя		Перепад давления иа диаф- рагме	Толщина слоя инея, мм
Показания ртутного лабораторного термометра, СС		Показания дифференциального манометра, мм вод. ст.	
С’ °с	t., °с	д77, Па	Ut ММ
6 Зак. 233
137
Экспериментальное значение коэффициента теплопередачи воздухоохла-
дителя составит
b Qo
° ’
где /'во — теплопередаюшая площадь поверхности охлаждающих секций,
м2.
Среднюю логарифмическую разность температур определяют по уравне-
нию
где	—средние температуры воздуха, соответственно входящего в
охлаждающие оребреные секции и выходящего из них, °C.
Аэродинамическое сопротивление охлаждающих оребреиых секций нахо-
дят по зависимости
— — Р-1,
где Р|, Рг — полное давление воздушного потока соответственно перед ох-
лаждающими секциями и после них, найденное с помощью пневмометричес-
ких трубок и микроманометров, Па.
Толщину слоя инея, образующегося иа теплопередающей площади
поверхности охлаждающих оребренных секций, находят экспериментально
с помощью медных пластинок, плотно скоптактированных с одним нз ребер.
Одну нз пластинок с образовавшимся инеем снимают в момент измерения
экспериментальных данных. Толщину слоя определяют с помощью скобы с
микрометрическим винтом, а для предотвращения подтаивания инея скобу
предварительно охлаждают.
Отчет по лабораторной работе должен содержать исходные данные и
цель работы, схему экспериментального стенда с указанием марок измери-
тельных приборов, и нх класса, протокол с данными измерений, обработку
результатов измерений и их анализ, а также графики, характеризующие
изменения коэффициента теплопередачи и аэродинамического сопротивления
в зависимости от толщины слоя инея, находящегося па охлаждающих ореб-
ренных секциях.
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ХОЛОДИЛЬНОМУ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ ОБОРУДОВАНИЮ ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
6. Определение основных характеристик воздушного
конвейерного морозильного аппарата
Воздушные конвейерные морозильные аппараты получили широкое рас-
пространение для замораживания разнообразных пищевых продуктов.
Отличительной особенностью этих аппаратов является то, что промежу-
точной теплоотводящей средой служит воздух. Замораживание продуктов
в воздухе имеет три специфические особенности: относительно низкое зна-
чение коэффициента теплоотдачи от площади поверхности продукта к теп-
лоотводящей среде, усушка продукта, а также повышенная металлоемкость
теплоотводящего элемента, которым в данном случае является воздухоохла-
дитель.
Цель работы — изучение конструкции и принципа работы воздушного
конвейерного морозильного аппарата, а также определение его основных
138
характеристик производительности морозильного аппарата, суммарной мощ-
пости электродвигателей вентиляторов воздухоохладителей и привода холо-
дильной установки, средней температуры воздуха в грузовом отсеке моро-
зильного аппарата, температуры в центре замороженного блока, средней
скорости воздушного потока в грузовом отсеке морозильного аппарата,
аэродинамического сопротивления движению воздуха в секциях воздухоохла-
дителя, съема замороженного продукта с 1 м2 площади, занимаемой моро-
зильным аппаратом, удельного расхода электроэнергии на замораживание
I кг продукта.
Стенд для проведения работы состоит из воздушного морозильного ап-
парата, устройства для измерения температур, измерительного комплекса
для определения аэродинамического сопротивления потока воздуха в
элементах циркуляционного кольца, термоэлектроанемометра ТА-ЛИОТ для
измерения скорости движения воздуха, электросчетчиков для контроля рас-
хода электроэнергии, секундомера для нахождения продолжительности
замораживания, а также весов для определения массы закладываемого в
грузовой отсек морозильного аппарата продукта.
В состав морозильного аппарата входят изолированный контур, грузовой
отсек с лентой конвейера, отсек воздухоохладителя с вентиляторной уста-
новкой и компрессорно-конденсаторный агрегат АК-Ф В22-11. Размеры
морозильного аппарата LXBxH— 1400Х400Х1200 мм. Секции воздухоохла-
дителя площадью поверхности /?во=20 м2 выполнены из оребренных труб
диаметром 38 мм.
Загрузку продуктом и выгрузку осуществляют через окна с прозрачной
вставкой для визуального наблюдения за замораживанием. Циркуляция
воздуха в грузовом отсеке морозильного аппарата осуществляется осевыми
вентиляторами.
Устройство для измерения температуры воздуха в морозильном аппарате
состоит из хромелькопелевых термопар, переключателя, термоса для тающего
льда, лабораторного термометра с ценой деления 0,1° С, лабораторного вы-
сокоомного потенциометра постоянного тока Р-307 пли автоматического
многоточечного электронного потенциометра КСП-4, термограммы которого
проще и быстрее обрабатывать.
Принципиальное устройство стенда показано на рис. 40.
В состав измерительного комплекса для определения аэродинамического
сопротивления воздушного потока и элементов циркуляционного кольца
входят нормальные трубки, соединенные с микроманометром ЦАГИ.
Устройство пневмометрической трубки для измерения статического и ди-
намического давления воздушного потока приведено на рис. 41. Пневмомет-
рическая трубка введена в грузовой отсек морозильного аппарата так. что-
бы ее отверстие «а» было направлено навстречу движущемуся потоку воз-
духа. Наконечники с отметками « + » и «—» присоединяются к микромано-
метру ЦАГИ. Схема присоединения пневмометрической трубки к микрома-
нометру ЦАГИ приведена на рис. 42. При определении полного давления по-
тока воздуха соединение осуществляется по схеме III, только статического
давления — по схеме II и только динамического — по схеме I.
Последовательность выполнения работы следующая.
1.	Изучить инструкцию по обслуживанию оборудования и морозильного
аппарата, а также правила безопасности.
2.	Ознакомиться с конструкцией и устройством морозильного аппарата.
3.	Проверить наличие термоса для тающего льда, а также контрольно-
измерительных приборов, их включение и исправность.
4.	Включить в сеть автоматический электронный потенциометр КСП-4.
5.	Проверить работу оборудования, обслуживающего морозильный ап-
парат, которое за 1,5—2,0 ч до начала лабораторной работы должно быть
включено обслуживающим персоналом.
6.	Получить необходимое количество наполнителя (опилки, мука). За-
полнить формы водой и наполнителем. Процентное отношение воды и на-
полнителя указывается преподавателем.
6*
139
Рис. 40. Экспериментальный стенд для исследования работы воздушного мо-
розильного аппарата:
/ — изолированный контур аппарата; 2 — осевой вентилятор; 3 — датчики контроля тем-
пературы воздуха в грузовом отсеке аппарата; 4 — датчики контроля скорости движения
воздуха в грузовом отсеке аппарата; 5 — датчик контроля температуры в центре замо-
раживаемого блока; 6— грузовой конвейер; 7— замораживаемый блок; 8—датчики дав-
ления, контролирующие напор воздушного потока после воздухоохладителя; 9 — датчики
давления, контролирующие напор воздушного потока до воздухоохладителя; 10 — возду-
хоохладитель.
7. Заложить термопару в центр замораживаемого блока и поместить
продукт в морозильный аппарат.
8. Записать показания счетчиков
Рис. 41. Устройство пневмометриче-
ской трубки для измерения статиче-
ского и динамического давления воз-
душного потока.
и время начала эксперимента (момент
включения электродвигателя венти-
лятора воздухоохладителя).
9. Пустить электродвигатель вен-
тилятора воздухоохладителя и-
включпть секундомер.
10. Измерять температуру и
скорость движения воздуха, а также-
полное давление воздушного потока
через каждые 5 мин и заносить
данные измерений в журнал наблю-
дений.
Чтобы найти средние значения
температуры, скорости движения;
воздуха и полного воздушного дав-
ления сечения в грузовом отсеке,
необходимо последний разделить на-
несколько равновеликих площадок.
В исследуемом аппарате сечение-
грузового отсека условно разбито-
па десять равновеликих площадок.
140
Рис. 42. Схема присоединения пневмометрической трубки к воздуховодам;
/ — всасывающий воздуховод; 2 — нагнетательный воздуховод; 3—импульсная подгое-
дннитсльная трубка; 4 — микроманометр; I—схема измерения только динамического
давления; II— схема измерения только статического давления; III— схема измерения
полного давления.
(рис. 43). Измерение искомых величин осуществляется для каждой отдель-
ной площадки.
И. Измерить температуры в центре замораживаемого блока через каж-
дые 5 мин и занести в журнал их значения.
12. Остановить секундомер п записать в журнал наблюдений показа-
ния счетчиков и время окончания
процесса замораживания (достиже-
ние конечной температуры в центре
замораживаемого блока). Конечная
температура в центре замораживае-
мого блока задается преподавателем.
13. Заполнить журнал наблюде-
ний, форма которого приведена ниже.
Производительность морозиль-
ного аппарата находят по формуле,
аналогичной формуле (93).
Суммарную мощность электро-
двигателей (холодильной установки
и вентилятора воздухоохладителя на
замораживание 1 кг продукта)
Д' определяют по формуле
JV = JVx + ^B.
Рис. 43. Расположение равновели-
ких участков для измерения темпе-
ратуры, скорости и давления воз-
душного потока в грузовом отсеке
воздушного морозильного аппарата.
где Wx, NB — мощность электродвигателя привода соответственно холо-
дильной установки н вентилятора воздухоохладителя, кВт.
Мощность электродвигателя привода холодильной установки находят
по уравнению
= • <91>
141
где , К7, — показания счетчика электродвигателя холодильной уста-
новки соответственно в момент начала и окончания замораживания продук-
та, кВт-ч; т— продолжительность замораживания, ч.
Мощность электродвигателя вентилятора воздухоохладителя рассчиты-
вают по зависимости
где	— показания счетчика работы электродвигателя привода вен-
тилятора соответственно в момент начала и окончания процесса, кВт-ч.
Среднюю температуру воздуха в грузовом отсеке морозильного аппара-
та определяют по графику для данных термопар в зависимости от средних
значении ЭДС, измеренных потенциометром за время эксперимента
- __	'в,	^и, ^Вз +	+ ^п10
"	10
где температура воздуха в контрольных точках грузового отсека мо-
розильного аппарата, °C.
Температуру в центре замороженного блока рассчитывают в зависимости
от средних значений ЭДС, измеренных потенциометром, за время экспери-
мента по графику для данной термопары
*и.б = / (бц.б) ,
где ец.б—средние значения ЭДС, измеренные потенциометром.
Среднюю скорость воздушного потока в грузовом отсеке морозильного
аппарата находят по зависимости
wB, + wBi + < + ... 4- wBio
u>R ==---------------------------- ,
10
где wB , wB	—скорость воздушного потока в контрольных точках
грузового отсека морозильного аппарата, м/с.
Аэродинамическое сопротивление движению воздуха в секциях возду-
хоохладителя определяют по формуле
ЛРНО = (РБ-РА)9.8,
где РБ, — средняя величина полного давления воздушного потока соот-
ветственно в сечениях Б и Л.
РБ + рБ + рБ +	+ рБ
рБ _	” в» в»	"ю
~	10
10
Полное давление воздушного потока определяют по формуле
Р = (Л — Лд) q sin а,	(95)
где h— давление, найденное по шкале микроманометра, мм вод. ст.; Ло —
начальное давление, найденное по шкале микроманометра (до измерения),
мм вод. ст.; р — плотность жидкости, заряженной в микроманометр, г/см’
(для спирта р=0,84-0,82 г/см3); а—угол наклона трубки к горизонту..
142
Журнал наблюдений
Температура воздуха в гру-
зовом отсеке
Скорость движения воздуха в грузо-
вом отсеке морозильного аппарата
Средние _ <1+/а+*зЧ------Ню	- _ Wi+wg+t^+Wio
значения * —	,q	W ~	10
за опыт
7, сс /ц. с
Съем замороженного продукта с 1 м2 площади, занимаемой морозиль-
ным аппаратом, находят по зависимости
=	(96)
г ап
где G' — производительность морозильного аппарата, кг/ч; Fan— площадь
поверхности пола, занимаемой морозильным аппаратом, м2.
Удельный расход электроэнергии на замораживание 1 кг продукта опре-
деляют по уравнению
N
аа = — .	(97)
о
где .V — суммарная мощность, расходуемая на замораживание продукта,
кВт.
Отчет должен содержать исходные данные и цель работы, схему стенда
для проведения испытания, протокол с данными измерений и обработку
результатов измерений, сопоставление полученных удельных величин с лите-
ратурными данными таких величин для аналогичных морозильных аппара-
тов.
7. Определение основных характеристик флюидизационного
морозильного аппарата
Замораживание во флюидизированном слое — это процесс, когда
через слой насыпанных на решетку продуктов продувается холодный воз*
дух, скорость движения которого достаточна для того, чтобы создать под
143
продуктом воздушную подушку, подымающую продукт. Таким образом
поток холодного воздуха переводит слой продукта нз статического во взве-
шенное состояние.
Во флюидизационных аппаратах воздух является не только теплоотво-
дящей средой, но п средством транспортирования продукта в грузовом от-
секе аппарата.
Цель работы — ознакомление с конструкцией и принципом работы флю-
идизационного морозильного аппарата, а также определение его основных
характеристик: производительности морозильного аппарата, суммарной мощ-
ности электродвигателей вентиляторов, воздухоохладителей и привода холо-
дильной установки, средней температуры воздуха в грузовом отсеке и тем-
пературы контрольного кусочка продукта, суммарного аэродинамического
сопротивления поддерживающей решетки и слоя замораживаемого продук-
та, средней скорости воздушного потока в грузовом отсеке, съема замо-
роженного продукта с 1 м2 площади, занимаемой аппаратом, и удельного
расхода электроэнергии на 1 кг замораживаемого продукта.
Стенд для проведения работы состоит из лабораторной флюидизацион-
ной морозильной установки, измерительного комплекса для определения тем-
ператур, устройства для измерения аэродинамического сопротивления по-
тока воздуха в циркуляционном кольце, термоэлектроанемометра ТА-ЛИОТ
для измерения скорости движения воздуха, электросчетчиков для опреде-
ления расхода электроэнергии, секундомера для нахождения продолжитель-
ности процесса замораживания, а также весов для определения массы за-
кладываемого в грузовой отсек лабораторной флюпдпзационной установки
продукта.
В состав лабораторной флюпдпзационной морозильной установки вхо*
дят изолированный туннель, поддерживающая решетка, камера для холо-
дильной обработки продукта, холодильная установка АКФВ-22/11, испари-
тель, всасывающий и нагнетательный воздуховоды и шибер для регулиро-
вания скорости движения воздуха в грузовом отсеке морозильного туннеля.
Лабораторная флюидизацпоиная морозильная установка выполнена в
виде туннеля размером £Х5Х//=2000Х1600Х2400 мм, по которому цирку-
лирует холодный воздух. Батарея испарителя изготовлена из оребренных
труб диаметром 38 мм с общей площадью поверхности fBO = 20 м2.
Загрузка продуктом и выгрузка осуществляются через окна грузового
отсека с прозрачной вставкой для визуального наблюдения за процессами
флюидизации и замораживания.
Поддерживающая решетка размером 1000X200 мм изготовлена из про-
волоки нержавеющей стали размером ячеек 3x3 мм. Масса одновременно
загружаемого в туннель продукта 4—б кг.
Циркуляция воздуха в лабораторной флюпдпзационной морозильной
.установке обеспечивается с помощью вентилятора.
Обеспечивающая устойчивое существование флюидизированного слоя
скорость движения воздуха в ее грузовом отсеке достигается с помощью
шибера (задвижки).
Измерительный комплекс для определения температур воздуха п про-
дукта состоит из хромелькопелевых термопар, переключателя, термоса
для тающего льда, лабораторного термометра с ценой деления 0,1° С, лабо-
раторного высокоомного потенциометра постоянного тока Р=307 или авто-
матического многоточечного электронного потенциометра типа КСП-4.
Применение электронного потенциометра КСП-4 позволяет быстро снимать
термограмму и легко ее обрабатывать.
Устройство для измерения аэродинамического сопротивления потока
воздуха в циркуляционном кольце включает писвмометрические трубки, сое-
диненные с микроманометром типа ЦАГИ.
Принципиальное устройство стенда показано на рис. 44.
Последовательность выполнения работы следующая.
1. Изучить инструкцию по обслуживанию оборудования и лабораторной
144
флюидизацпониой установки, а также
правила безопасности.
2.	Разобраться в конструкции и
устройстве стенда для определения
основных характеристик морозиль-
ного аппарата.
3.	Проверить наличие иа стенде
контрольно-измерительных прибо-
ров, их включение и исправность,
а также наличие термоса для льда
и воды.
4.	Включить в сеть автомати-
ческий многоточечный потенциометр
КСП-4.
5.	Проверить работу обслужи-
вающего морозильный аппарат обо-
рудования, которое за 1,5—2 ч до
начала лабораторной работы долж-
но быть включено обслуживающим
персоналом.
6.	Получить необходимое коли-
чество продукта (картофеля или дру-
гих овощей) массой 4—6 кг. Наре-
зать продукт иа овощерезке в виде
брусков размерами, указанными пре-
подавателем. Контрольный кусочек
продукта накалывают на термопару
так, чтобы конец иглы термопары
находился в его центре.
7.	Засыпать нарезанный про-
дукт в грузовой отсек на поддер-
живающую решетку. Термопару с
контрольным кусочком продукта
установить в туннеле иа вертикаль-
ной планке на соответствующей се-
редине кипящего слоя высоте. Высо-
ту кипящего слоя указывает пре-
подаватель.
8.	Записывать показания счет-
Рис. 44. Экспериментальный стенд
для исследования флюпдизационного
морозильного аппарата:
I — электродвигатель; 2 — вентилятор; 3 —•
поддерживающая решетка; 4— замора-
живаемый продукт; 5 — грузовой отсек;
б — нагнетательный воздуховод; 7 — возду-
хоохладитель; 8 — всасывающий возду-
ховод; 9— датчик для контроля темпера-
туры воздуха после воздухоохладителя;
10 — шибер; 11 — датчик температуры
воздуха у поддерживающей решетки;
12 — датчик температуры кусочка про-
дукта; 13 —датчик температуры воздуха
после поддерживающей решетки; /4 — дат-
чики, контролирующие скорость движения
воздуха в грузовом отсеке аппарата.
чиков и время начала эксперимента.
9.	Пустить электродвигатель вентилятора воздухоохладителя и включить
секундомер.
10.	Отрегулировать установленным во всасывающем канале шибером
скорость движения воздуха, которая обеспечивает устойчивость флюидизиро-
ванного слоя продукта.
11.	Через каждые 2 мин измерять средние величины температур воз-
духа в контрольных точках аппарата в сечении В.
Чтобы определить средние температуры и скорости движения воздуха,
а также полное давление воздушного потока, сечение грузового отсека не-
обходимо разделить на несколько равновеликих площадок (см. рис. 43).
Давление воздушного потока измеряется в контрольных точках сече-
ния (рис. 45): Л — под поддерживающей решеткой, Б — над поддерживаю-
щей решеткой н В — над слоем продукта.
12.	Измерять скорости движения воздуха в рабочей зоне туннеля в се-
чении В каждые 3 мин, а также температуры в центре контрольного кусочка
продукта и 2—3 раза за время эксперимента полный напор воздушного
потока в контрольных точках грузового отсека в сечениях А, Б и В.
13.	Остановить секундомер и записать в журнал наблюдений показа-
ния счетчиков и время окончания процесса замораживания. Окончанием
145
процесса замораживания следует считать достижение конечной температу-
ры в центре контрольного кусочка продукта. Конечная температура в цент-
ре контрольного кусочка указывается преподавателем.
14.	Оформить журнал наблюдений, форма которого приведена ниже.
Рис. 45. Расположение
датчиков отбора давле-
ния воздушного потока
в грузовом отсеке
флюидизационного мо-
розильного аппарата:
! — поддерживающая ре-
тетка; 2 — флюидизирован-
ный слой продукта; 3 —
датчики давления.
Производительность морозильного аппарата находят по формуле, ана-
логичной формуле (93).
Журнал наблюдений
№ замера	Время измерения, ч, мин, с	Температура воз- духа в грузовом отсеке					Темпера- тура кон- трольного кусочка		Скорость движения воздуха в грузо- вом отсеке						
		Показания термопар, мВ							Показания термоэлектроанемометра, м/с						
		1.	1,	1.	1.			Ц.б	ац						01,
Средние значе-
ния за расчет-
ный период
Полное давление воздушного потока			Показания счетчиков. кВт- ч	
Показания микроманометра, мм вод. ст.			электро- двигателей холодиль- ной машины	электро- двигателей вентилято- ров воз- духоохла- дителей
в сечеиии А	в сечеиии Б	в сечении В		
h» hi h» h»	h„ Л» Л. h, --- hlt	Лв	ft, ht	hi»		во
Мощность электродвигателя привода вентилятора воздухоохладителя
определяют по зависимости
^ = (^-^,1 -i-,	(98)
где W'bo , И^во — показания счетчика соответственно в момент включения
и выключения электродвигателя вентилятора воздухоохладителя, кВт-ч;
1 — продолжительность замораживания, ч.
146
Мощность электродвигателя привода компрессора определяют по фор-
муле (94).
Среднюю температуру воздуха в грузовом отсеке /в и температуру
контрольного кусочка продукта 1п находят в зависимости от средних значе-
ний ЭДС, измеренных потенциометром за время эксперимента:
Л + ^2 + + • • • ~Ь 6о
где /), 6, .... tio—температура воздуха в контрольных точках, °C.
Суммарное аэродинамическое сопротивление поддерживающей решет-
ки и слоя замораживаемого продукта рассчитывают по зависимости
ДР= ДР[1еш+ ДР„р,
где ДРреш, ДРпр — аэродинамическое сопротивление соответственно под-
держивающей решетки и слоя продукта, Па.
Аэродинамическое сопротивление поддерживающей решетки находят
по формуле
ДРРеШ==(РА-РБ)9,8.
Среднюю величину полного давления воздушного потока в сечении А
определяют по уравнению
р^ + р2а+р3а+...+^0
_	10
где рА, РА, ?io — полное давление воздушного потока в контрольных
точках сечения А, мм вод. ст.
Величину полного давления воздушного потока определяют по форму-
ле (95)
_Б= р!+Р2Б + р|+--- +Рщ
Р	10
где Рр Р®,.-.,Рц)- полное давление воздушного потока в контрольных точ-
ках сечения Б, мм вод. ст.
Аэродинамическое сопротивление слоя замораживаемого продукта на-
ходят по формуле
ДР111) = (РБ—Рв)9,8.
Среднюю величину полного давления воздушного потока в сечении В на-
ходят по зависимости
где Р® , Р® ...Р®0 — полное давление воздушного потока в контрольных
точках сечения В, мм вод. ст.
Среднюю скорость воздушного потока в грузовом отсеке рассчитывают
по уравнению
W1 +	+ И'з + • • • + W]q
Найденное по уравнению (93) значение средней скорости сравнить с оп-
тимальной скоростью флюидизации для данного вида продукта.
147
Съем замороженного продукта с 1 м2 площади поверхности, занимаемой
аппаратом, находят по формуле (96).
Удельный расход электроэнергии на 1 кг замораживаемого продукта
рассчитывают по формуле (97), полагая, что М=МВО+МХ.
Отчет должен содержать исходные данные и цель работы, протокол с
данными измерений, обработку результатов измерений, схему стенда для
проведения испытания, сопоставление полученных удельных величин с ли*
тсратурпыми данными для аналогичных аппаратов.
8.	Определение основных характеристик горизонтально-
плиточного морозильного аппарата
Горизонтально-плиточные морозильные аппараты применяют для за-
мораживания пищевых продуктов в блоках. Отличительными особенностями
таких аппаратов являются высокая интенсивность, малая металлоемкость
и небольшие эксплуатационные п энергетические затраты.
Цель работы —- изучение конструкции п принципа действия горизонталь-
но-плиточного морозильного аппарата, а также определение его основных
характеристик: производительности горизонтально-плиточного морозильного
аппарата, мощности электродвигателя привода холодильной установки,
средней температуры морозильной плиты, средней температуры центра за-
мораживаемых блоков, среднего значения удельного теплового потока от
площади поверхности продукта к морозильной плите, среднего коэффици-
ента теплоотдачи холодильного агента, отнесенного к поверхности морозиль-
ной плиты, съема замороженного продукта с 1 м2 площади, занимаемой мо-
розильным аппаратом, удельного расхода электроэнергии на замораживание
1 кг продукта.
Стенд для проведения испытаний состоит из горизонтально-плиточного
морозильного аппарата, измерительного комплекса для определения темпе-
ратур и плотности теплового потока, электросчетчика для измерения рас-
хода электроэнергии, секундомера для определения продолжительности
процесса замораживания, весов для измерения массы замораживаемых бло-
ков, компрессорно-конденсаторного агрегата и образцового манометра
класса 0,4.
В состав горизонтально-плиточного аппарата входят изолированный
контур, морозильные плиты, гидравлические цилиндры, жидкостный и па-
ровой коллекторы с металлорукавамп.
В аппарате размещен ряд морозильных плит, расстояние между
которыми может изменяться от 00 до 100 мм. В одной из морозильных
плит находятся термопары и датчики для определения температуры стенки
плиты и плотности теплового потока от площади поверхности продукта к
морозильной плите.
Измерительный комплекс для определения температур морозильных
плит, блоков замораживаемого продукта, а также плотности теплового по-
тока состоит из хромелькопелевых термопар, малогабаритных датчиков
теплового потока, переключателя, термоса для тающего льда, лаборатор-
ного термометра с ценой деления 0,1° С, лабораторного высокоомного по-
тенциометра постоянного тока Р-307 н автоматического многоточечного элек-
тронного потенциометра КСП-4, применение которого позволяет снимать
термограммы.
Принципиальное устройство стенда показано на рис. 46.
Последовательность выполнения работы следующая.
1.	Изучить инструкцию по обслуживанию оборудования плиточного ап-
парата н правила безопасности.
2.	Разобраться в конструкции и устройстве плиточного морозильного
аппарата.
3.	Проверить наличие на стенде контрольно-измерительных приборов,
их включение н исправность, а также наличие термоса для льда и воды.
148
4. Проверить включение в сеть автоматического электронного многото-
чечного потенциометра КСП-4.
5. Проверить работу оборудования, обслуживающего плиточный моро-
зильный аппарат, которое за 1,0—1,5 ч до начала лабораторной работы
должно быть включено обслуживающим персоналом.
6. Получить необходимое количество продукта (наполнитель — опилки,
мука). Заполнить часть блок-формы водой,
а две блок-формы — увлажненным напол-
нителем. Массовое соотношение воды и
наполнителя указывает преподаватель.
7.	Установить термопару в центр двух
контрольных замораживаемых блоков
с увлажненным наполнителем.
8.	Записать показания счетчиков и
время начала эксперимента. За время
начала эксперимента следует принять мо-
мент опускания морозильных плит на
блок-формы.
9.	Сдвинуть морозильные плиты с по-
мощью гидравлического привода, а затем
закрыть двери аппарата и включить секун-
домер.
10.	Измерять температуры морозиль-
ной плиты каждые 5 мин, центра продукта
двух контрольных замораживаемых бло-
ков, а также удельного теплового потока
Рис. 46. Стенд для исследо-
вания горизонтально-плиточ-
ного морозильного аппарата:
1 — теплоизоляционный контур ап-
парата; 2 — датчики температуры
морозильной плиты; 3 — датчики
температуры центра заморажи-
ваемого продукта; 4 — морозиль-
ная плита; 5 — датчик теплового
потока.
и время окончания процесса
от площади поверхности продукта к моро-
зильной плите.
Чтобы найти среднее значение темпе-
ратуры и удельного теплового потока от
площади поверхности продукта к моро-
зильной плите площадь ее разделена на
восемь равновеликих площадок. Искомые
величины измеряют для каждой площадки
отдельно.
11. Остановить секундомер и записать
в журнал наблюдений показания счетчика
замораживания.
Окончанием процесса замораживания следует считать достижение ко-
нечной температуры в центре замораживаемого блока. Конечная темпера-
тура в центре замораживаемого блока задается преподавателем.
12. Занести в журнал наблюдений данные измерений, форма которого
приведена ниже.
Производительность горизонтально-плиточного морозильного аппарата
определяют по формуле (93), а мощность электродвигателя привода холо-
дильной установки — по формуле (94).
Среднюю температуру морозильной плиты находят по графику в зави-
симости от средних значений ЭДС, измеренных потенциометром за время
эксперимента, а ее численное значение—по зависимости
•А —
А -Ь ~Ь -Ь • • • +
8
где ti, ti.. <8 — температура морозильной плиты в контрольных точках,
° С.
Температуру центра замораживаемых блоков определяют по средним
значениям ЭДС, измеренным потенциометром за время эксперимента,
Аг = f (ец)-
149
Журнал наблюдений
ння
ЭДС малогабаритного датчика теплового потока. мВ								Давление и температура кипения		Показания2 счетчика W, кВт-ч
'I				‘1	ч	17	Ч	Р9, кПа	сс	
Среднее значение удельного теплового потока от плошади поверхности
продукта к морозильной плите для момента т
91 + 92 + 9з + • • • + 98
где Qi, .... Qs — значения удельных тепловых потоков от площади поверх-
ности продукта к морозильной плите для момента времени т, Вт/м2.
Значения удельных тепловых потоков от площади поверхности продук-
та к морозильной плите составляют
9i = Ciei,
где Ci — паспортная постоянная малогабаритного датчика тепловых пото-
ков, Вт/(м2-мВ); е, —3)ДС малогабаритного датчика теплового потока в мо-
мент времени т, мВ.
По результатам опытов строят кривые измерения температур в центре,
двух блоков замораживаемых продуктов /ц, стенки плиты /П и кипения ta.
а также удельного теплового потока qx от площади поверхности продукт '
к морозильной плите.
Средний коэффициент теплоотдачи холодильного агента, отнесенный к
площади поверхности морозильной плиты, для любого момента времени
замораживания рассчитывают по формуле
9^
О» = ?----т~ •
где qx — средний удельный тепловой поток от площади поверхности про-
дукта к морозильной плите (по показаниям восьми датчиков) для момента
т, Вт/м2; /пт — средняя температура стенки плиты (по показаниям восьми
термопар) для момента времени т, °C.
По данным испытаний строят кривые изменения коэффициента тепло-
отдачи а прн кипении агента в процессе замораживания а=/(т).
Съем замороженного продукта с 1 м2 площади поверхности определяют
по формуле (96), а удельный расход электроэнергии на замораживание 1 кг
продукта — по формуле (971
150
Отчет должен содержать исходные данные п цель работы, схему стенда,
протокол с данными изменений и обработку по результатам измерений,
сопоставление полученных данных величин с литературными данными таких
величин для аналогичных морозильных аппаратов.
9.	Определение основных характеристик криоморозильного
аппарата
Криоморозильные аппараты — высокоинтенспвные устройства, предна-
значенные для быстрого замораживания мелкоштучных пищевых продуктов,
которые имеют высокую первоначальную стоимость. Криоморозильные аппа-
раты состоят обычно из трех зон: зоны предварительного охлаждения, зоны
замораживания и зоны выравнивания температур.
Теплоотводящей средой в зоне замораживания является жидкий азот
или жидкий воздух, а в зонах предварительного охлаждения и выравнива-
ния температур — газообразная фракция этих криогенных жидкостей.
Криоморозильные аппараты являются устройствами с малой металлоем-
костью и небольшими эксплуатационными и энергетическими затратами.
Цель работы — изучение конструкции и принципа действия криоморозиль-
ного аппарата с азотной системой охлаждения, а также определение его
основных характеристик: производительности криоморозильного аппарата,
мощности электродвигателя циркуляционного вентилятора, средней тем-
пературы газообразного азота в грузовом отсеке криоморозильного аппарата,
температуры в центре замороженного продукта, средней скорости газового
потока в грузовом отсеке криоморозильного аппарата, абсолютного и удель-
ного расхода жидкого азота, съема замороженного продукта с 1 м2 пло-
щади, занимаемой криоморозильным аппаратом, удельного расхода элек-
троэнергии на замораживание 1 кг продукта.
Стенд для проведения испытаний состоит из криоморозильного аппара-
та, устройства для измерения температур, системы для автоматической по-
дачи жидкого азота в грузовой отсек, термоэлектроанемометра ТА-ЛИО1
для измерения скорости движения газообразного азота в грузовом отсеке,
электросчетчика для определения расхода электроэнергии, секундомера для
определения продолжительности процесса замораживания, V-образного диф-
манометра, с помощью которого определяется расход жидкого азота, а так-
же весов для контроля массы загружаемого в аппарат продукта.
В состав криоморозильного аппарата входят изолированный контур, кон-
вейер, коллектор с форсунками для орошения продуктов жидким азотом,
циркуляционный вентилятор и система воздуховодов. С торцевых сторон
изолированного контура аппарата находятся крышки, в которых имеются
окна для загрузки продукта на конвейер и для удаления замороженного про-
дукта из грузового отсека аппарата. Коллектор с предназначенными для оро-
шения замораживаемого продукта жидким азотом форсунками находится
в грузовом отсеке аппарата. Циркуляционный вентилятор и система воздухо-
водов необходимы для создания организованной циркуляции газообразного
азота в грузовом отсеке аппарата.
Устройство для измерения температур азота в крноморозильном аппара-
те и в центре замораживаемого продукта состоит из хромелькопелевых тер-
мопар, переключателя, термоса для тающего льда, лабораторного термометра
с ценой деления 0,1° С, лабораторного высокоомного потенциометра посто-
•янного тока Р-307 и автоматического многоточечного электронного потен-
циометра КСП, применение которого позволяет снимать легкообрабатывае-
мые термограммы.
Принципиальное устройство стенда показано па рис. 47.
Система для автоматической подачи жидкого азота в криоморозильный
аппарат (рис. 48) предназначена для поддержания в грузовом отсеке необ-
ходимой температуры.
Система для автоматической подачн жидкого азота состоит из сосуда
•.с жидким азотом, коллектора с форсунками, электромагнитного клапана по-
151
Рис. 47. Стенд для исследования криоморозильиого аппарата:
1— грузовой конвейер; 2— защитная шторка; 3 — изолированный контур аппарата*
4 — нагнетательный канал с соплами; 5 — электродвигатель; 6 — циркуляционный вен-
тилятор; /—всасывающий канал; 8— коллектор с форсунками для орошения продукта;
9— датчик температуры центра замораживаемого продукта; 10 — датчики температуры
контроля азота в грузовом отсеке аппарата; 11 — датчики контроля скорости движения
газообразного азота.
дачи жидкого азота, приборов автоматики и контроля, вентилей заправки
и газосброса.
Сосуд для жидкого азота выполнен цилиндрической формы с двойными
стенками. Внутренний сосуд, заключенный в наружный кожух, заполняется
жидким азотом через вентиль заправки при открытом вентиле газосброса.
Для поддержания постоянного избыточного давления в сосуде расположен
испаритель, в который жидкий азот поступает через регулятор давления, а
к коллектору жидкий азот подается автоматически с помощью электромаг-
нитного клапана, управляемого датчиком температуры, находящимся в грузо-
Рис. 48. Принципиальная схема сис-
темы автоматической подачи жид-
кого азота в криоморозильный аппа-
рат:
/ — запорный вентиль подачи жидкого
азота в промежуточный испаритель; 2 —
регулятор давления; 3 — промежуточный
испаритель; 4 — запорный вентиль линии
газосброса; 5 — запорный вентиль п линия
заправки жидким азотом сосуда 14; 6 —
электромагнитный вентиль; 7 — регулятор
температуры; 8 — датчик температуры: 9 —
распылительный коллектор с форсунками;
10 — предохранительный клапан; 11 —
манометр; 12— указатель уровня; 13 —
наружный кожух сосуда с жидким азо-
том; 14 — внутренний сосуд с жидким азо-
том.
вом отсеке аппарата. Наличие жидкого азота в сосуде контролируется по
указателю уровня, а давление — по манометру. На сосуде с жидким азотом
смонтированы предохранительные клапаны, которые предназначены для за-
щиты сосуда от чрезмерного повышения давления в системе.
Последовательность выполнения работы следующая.
1.	Изучить инструкцию по обслуживанию оборудования криоморозиль-
ного аппарата с азотной системой охлаждения.
152
2.	Разобраться с конструкцией и устройством крпоморозпльного аппара-
та, а также азотной системы охлаждения.
3.	Проверить наличие на стенде контрольно-измерительных приборов,,
их включение и исправность, а также наличие термоса со льдом и водой.
4.	Проверить включение в сеть автоматического электронного многото-
чечного потенциометра КСП-4.
5.	Проверить количество жидкого азота, находящегося в сосуде.
6.	Получить необходимую массу продукта. Установить термопару в
центр замораживаемого продукта и поместить его в аппарат.
7.	Установить регулятор температуры таким образом, чтобы в грузовом
отсеке поддерживался заданный температурный режим. Температуру в гру-
зовом отсеке задает преподаватель.
8.	Записать показания счетчика, количество жидкого азота в сосуде и
время начала эксперимента. За время начала эксперимента следует принять
момент пуска установки п включения электродвигателя вентилятора.
9.	Пустить установку, а для этого открыть вентиль подачи азота и
включить электродвигатель вентилятора.
10.	Измерять температуры и скорости движения газообразного азота в
грузовом отсеке через каждые 5 мин. Чтобы найти средние значения тем-
пературы и скорости движения газообразного азота в грузовом отсеке, его
сечение разделить на восемь равновеликих площадок. Искомые величины
измерить для каждой площадки.
11.	Измерять температуры центра замораживамого продукта через
каждые 0,5 мин.
12.	Остановить секундомер и записать в журнал наблюдений показание
счетчика, количество жидкого азота в сосуде и время окончания процесса
замораживания. Окончанием процесса замораживания следует считать до-
стижение конечной температуры в центре замораживаемого продукта. Ко-
нечную температуру в центре замораживаемого продукта задает преподава-
тель.
13.	Занести в журнал наблюдений данные измерений, форма которого
приведена ниже.
Производительность крпоморозпльного аппарата определяют по фор-
муле, аналогичной формуле (93), а мощнось электродвигателя циркуляци-
онного вентилятора — по формуле, аналогичной формуле (98).
Среднюю температуру газообразного азота 1а в туннеле морозильного
аппарата находят по графику в зависимости от средних значений ЭДС,.
измеренных потенциометром за время эксперимента:
-	6 + ^2 +	+ • •  -г Д
а~	8
где Л, /г, .... h— температура газообразного азота в контрольных точках
грузового отсека крпоморозпльного аппарата °C.
По данным измерений построить на миллиметровой бумаге график, ха-
рактеризующий изменения температуры газообразного азота по длине грузо-
вого отсека крпоморозпльного аппарата.
Температуру в центре замороженного продукта определяют по средним
значениям ЭДС, измеренным потенциометром за время, эксперимента по
графику для данной термопары:
Zu.np = f (ец)-
Среднюю скорость газового потока в туннеле крпоморозпльного аппара-
та находят по зависимости
— W] + W2 -Г Щ.З -Т •   +
где Ц721 ..., Ц78— скорости движения азота в контрольных точках гру-
зового отсека крпоморозпльного аппарата, м/с.
158
Журнал наблюдений
Средние
значения
Абсолютный расход жидкого азота на замораживание продукта рас-
считывают по формуле
*Ga = Oa>-Gai,
:где Ga , Gaa —масса жидкого азота в сосуде соответственно в начале и
конце замораживания, кг.
Массу жидкого азота в сосуде определяют по предварительно построен-
ной кривой как функцию высоты столба воды в сосуде
Ga= / (Ла).
Высоту столба жидкого азота в сосуде находят из соотношения
,	бп^в
где /га — высота столба воды, мм; рв, ра — плотность сооветственно воды и
жидкого азота, кг/м3.
Удельный расход жидкого азота определяют по формуле
где G' — производительность криоморозильного аппарата, кг/ч.
Съем замороженного продукта с 1 м2 площади поверхности, занимаемой
криоморозильным аппаратом, определяют по формуле (99), а удельный рас-
ход электроэнергии на замораживание 1 кг продукта — по формуле (97).
Отчет должен содержать исходные данные и цель работы, схему стенда
для проведения испытания, протокол с данными измерений и обработки ре-
зультатов измерений, сопоставление полученных данных с данными литера-
турных источников.
J54
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПЛОТНОСТЬ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ (в кг/м») [10]
Продукт	Плотность продукта		Продукт	Плотность продукта	
	свежего р	заморожен- ного рпр		свежего pfip	замороженного Рпр
Персики	1010	950	Фасоль	950	890
Абрикосы	1000	940	Помидоры	1000	940
Черника	1000	950	Мясо		
Смородина	1000	950	постное	1000—1050	960—980
Слива	1030	980	жирное	920	900
Клубника	900	840	Масло ели-	950	940
			вочное		
Вишня	1020	990	Рыба	1000	950
Горошек	1020	970			
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СУХОГО ВОЗДУХА
(Р= 1,01-Ю5 Па) [1]
Температура t, °C	Плотность рв, кг/м’	Удельная теп- лоемкость св- кДж/(кг-’С)	Теплопровод- ность Хв-10*, Вт/(м-'С)	Температуро- проводность a -1 О', м’/с	Динамическая вязкость Ив'Ю*. Н-с/м’	Кинематичес- кая вязкость v • 10’, м’/с	Число Прандтля Рг
—50	1,584	1,013	2,04	12,7	14,6	9,23	0,728
—40	1,515	1,013	2,12	13,8	15,2	10,04	0,728
—30	1,453	1,013	2,20	14,9	15,7	10,80	0,723
—20	1,395	1,009	2,28	16,2	16,2	11,61	0,716
—10	1,342	1,009	2,36	17,4	16,7	12,43	0,712
0	1,293	1,005	2,44	18,8	17,2	13,28	0,707
10	1,247	1,005	2,51	20,0	17,6	14,16	0,705
20	1,205	1,005	2,59	21,4	18,1	15,06	0,703
30	1.165	1,005	2,67	22,9	18,6	16,00	0,701
40	1,128	1,005	2,76	24,3	19,1	16,96	0,699
50	1,093	1,005	2,83	25,7	19,6	17,95	0,698
155
.156
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ЭНТАЛЬПИИ ПРОДУКТОВ (в кДж/кг) [tOj
Продукты	Температура продукта								, с			
	-20	-18	-15	-12	-10	-8	-5	-3		2	-1	0	1
Мясо говяжье, птица	0	4,6	13,0	22,2	30,2	39,4	57,3	75,3	98,9	185,5	232,2	235,5
Баранина	0	4,6	12,6	21,8	29,8	28,5	55,6	74,0	95,8	189,5	224,0	227,0
Свинина	0	4,6	12,2	21,4	28,9	34,8	54,4	73,3	91,6	170,0	211,8	214,7
Субпродукты мясные	0	5,0	13,8	24,4	33,2	43,1	62,8	87,9	109,6	204,0	261,0	264,5
Рыба												
тощая	0	5,0	14,3	24,8	33,6	43,5	64,0	88,4	111,6	212,2	265,8	269,5
жирная	0	5,0	14,3	24,4	32,7	42,3	62,5	85,5	106,2	199,8	249,0	252,0
Яйца в скорлупе	—	—	—	—	—	—	—	227,4	230,2	233,8	237,0	240,0
Масло сливочное	0	3,8	10,1	17,6	23,5	29,3	40,6	50,5	60,4	91,8	95,0	98,8
Молоко цельное	0	5,5	14,3	25,2	32,7	42,3	62,8	88,7	111,2	184,2	317,8	322,8
Простокваша, кефир	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	0	3,2
Сметана	—		—	—	—	—	—	—	—	—	0	3,8
Творог	0	9,4	26,8	41,2	53,2	63,7	85,9	103,0	—	192,6	299,1	302,2
Сыр	—	—	—	—	—	1,3	5,5	11,3	14,3	16,7	19,7	22,7
Мороженое сливочное	0	7,1	19,7	34,8	46,9	62,4	105,3	178,8	221,0	224,4	227,4	230,8
Виноград, абрикосы, вишня	0	7,5	20,6	36,5	49,8	66,5	116,0	202,2	229,0	232,6	235,8	239,5
Фрукты и плоды других видов	0	6,7	17,2	29,8	38,5	51,0	82,9	139,0	211,0	267,9	271,7	274,3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ
РИДОВ ПРОМЫСЛОВЫХ РЫБ [4]
Рыба	F L2	V FL	L 2а	V L*
Морской окунь	0,44	0,043	5,78	0,0189
Пикша	0,38	0,029	8,57	0,011
Салака	0,37	0,026	10,00	0,0096
Сельдь	0,31	0,027	9,00	0,00836
Скумбрия	0,36	0,031	7,68	0,0111
Ставрида	0,42	0,036	8,00	0,0151
Туиец	0,48	0,045	5,30	0,0216
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОДУКТОВ
РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ]10]
Продукт	Содержа- ние воды %	Криоско- пическая темпера- тура 'кр	Удельная теплоем- кость, кДж/(кг-К)		Удельная теп- лота льдообра- зования в продукте г11р. кДж/кг
			свежего L о	заморо- женного f3	
Плод ы Черешня	83,0	— 1,8	3,64	1,88	280,73
Персики	86,9	— 1,0	3,77	1,92	284,92
Груши	82,7	—1,6	3,60	1,88	272,35
Яблоки	84,1	—1,5	3,64	1,88	280,73
Черника	82,3	— 1,4	3,60	1,88	276,54
Малина	84,1	—0,7	3,64	1,88	272,35
Черная смородина	84,7	— 1,0	3,68	1,88	280,73
Слива	85,7	—0,8	3,68	1,88	284,92
Клубника	89,9	—0,85	3,85	1,75	297,49
Клюква	87,4	—0,9	3,77	1,92	289,11
Вишня	73,1	—3,51	3,34	2,52	
Овощи Стручковая фасоль	88,9	—0,8	3,81	1,96	297,49
Зеленый горошек	75,8	—0,9	3,56		
Цветная капуста	91,7	-0,8	3,89	1,96	305,87
Капуста	92,4	—0,9	3,93	1,96	305,87
Морковь	88,2	— 1,5	3,77	1,92	293,30
Огурцы	96,1	—0,5	4,06	2,05	318,44
Перец	92,4	—0,8	3,93	1,96	305,87
Помидоры	94,7	—0,6	3,98	2,01	310,07
Картофель фри	77,8	—0,7	3,43	1,80	259,78
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. КОЭФФИЦИЕНТЫ ФОРМЫ Р И R В ФОРМУЛЕ ПЛАНКА
ДЛЯ ПЛИТ НЕОГРАНИЧЕННОЙ ДЛИНЫ [6]
₽.	₽.	р	R	0.	0.	р	R
.0	1.0	0,1667	0,0417	2,5	1,0	0,2083	0,0545
1,5	1.0	0,1875	0,0491	2,5	2,0	0,2632	0,0751
157
Продолжение прплож. 6.
₽.		р	R	₽,		р	R
1,5	1,5	0,2143	0,0604	2,5	2,5	0,2778	0,0792
2,0	1,0	0,2000	0,0525	3,0	1,0	0,2142	0,0558
2,0	1,5	0,2308	0,0656	3,0	2,0	0,2727	0,0776
2,0	2,0	0,2500	0,0719	3,0	3,0	0,3000	0,0849
3,5	1,0	0,2186	0,0567	6,0	1,0	0,2308	0,0592
3,5	3,5	0,3181	0,0893	6,0	2,0	0,3000	0,0839
4,0	1,0	0,2222	0,0574	6,0	4,5	0,3602	0,0990
4,0	2,0	0,2857	0,0808	6,0	6,0	0,3750	0,1020
4,0	3,0	0,3156	0,0887	8,0	1,0	0,2353	0,0599
4,0	4,0	0,3333	0,0929	8,0	2,0	0,3077	0,0851
4,5	1,0	0,2250	0,0580	8,0	4,0	0,3200	0,1012
4,5	3,0	0,3215	0,0902	8,0	8,0	0,4000	0,1051
4,5	4,5	0,3460	0,0959	10,0	1,0	0,2381	0,0604
5,0	1,0	0,2272	0,0584	10,0	2,0	0,3125	0,0865
5,0	2,0	0,2941	0,0827	10,0	5,0	0,3846	0,1037
5,0	5,0	0,3570	0,0982	10,0	10,0	0,4167	0,1101
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. ДАННЫЕ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ФЛЮИДИЗИРОВАН-
НЫЙ СЛОЙ РАЗЛИЧНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ
ВОЗДУХА 20 °C И ОТНОСИТЕЛЬНОМ ЖИВОМ СЕЧЕНИИ РЕШЕТКИ
ДЛЯ ПРОХОДА ВОЗДУХА £ = 0,46 (10]
Продукт	Масса едини- 1 чиого продук- та g, г	Плотность продукта РПр. КГ/М>	Насыпная плотность ри, кг/м*	Высота слоя, мм	Оптимальная 1 скорость по- тока воздуха “'опт- м/с	Прозрачность слоя е	Диаметр еди- ничного про- дукта d , мм
Фасоль	1,8—2,2	950	420	50	3,6	0,70	—
Горошек	1,18	1020	750	40	2,76	0,55	7—9
Вишня	2,6—3,5	1020—1040	560	40	3,9	0,56	16—19
Клубника мелкая	5,2	900	420	40	3,90	0,71	—.
средняя	8,5	900	420	50	4,2	0,64	20—30
крупная	14,9	900	420	50	4,90	0,64	—
Абрикосы средние	31,0	1030	530	75	5,3	0,75	35—45
крупные	35,0	1030	530	75	5,3	0,75	—
Персики	62,0	1010	530	70	5,75	0,59	40—50
11омидоры	64,0	1000	530	80	5,80	0,53	—,
ПРИЛОЖЕНИЕ 8. НАСЫПНАЯ ПЛОТНОСТЬ СЫПУЧИХ ПРОДУКТОВ
(в кг/м3) |10]____________________________
Продукт	Насыпная плотность	
	в свежем состоянии Ри	в замороженном со- стоянии рн
Фасоль (нарезанная)	480—550	440—510
Клубника	550—620	440—470
Морковь (нарезанная)	540—560	470—520
Вишня	580—650	550—580
Зеленый горошек	630—670	590—610
158		
ПРИЛОЖЕНИЕ 9. ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ УПАКОВКИ
)в №-К/Вт)
Упаковка	Толщина, мм 6У	Термическое сопротивление 6У S
Пергамент		-	0,00191
Перфорированный картон	0,625	0,01113
Перфорированная бумага	0,475	0,076
Целлофан или полиэтилен	0,028	0,00037
Картон с алюминиевой фольгой	0,568	0,00978
Алюминиевая фольга	0,1	0,0000006
Картон с целлофаном	0,737	0,01264
Воздушная прокладка	0,7—0,9	0,5452
Примечание. Данные, приведенные в приложении 9, взяты из книги Шеффер Л. П.,
Саатчан А. К.. Коичаков Г. Д. <Интепсификация охлаждения, замораживания и разморажи-
вания мяса». М.: Пищепромиздат. 1972.
'ПРИЛОЖЕНИЕ 10. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНОГО
АЗОТА (Р= 1,05-Ю5 Па)
Темпе- ратура С	Плотность р. КГ/м»	Удельная теплоем- кость г» кДж/(кгх хК)	Теплопро- водность Вт/(м*К)	Динами- ческая вязкость ц-]0в, Н-с/м3	Кинемати- ческая вязкость v-10е, мг/с	Темпера- туропро- водность а-1 0» м2/с	Число Праидтля Рг
— 190	3,982	1,032	0,933	7,417	1,863	2,270	0,821
—180	3,554	1,033	1,022	8,014	2,255	2,784	0,81
— 170	3,209	1,034	1,109	8,590	2,677	3,342	0,80
— 160	2,925	1,035	1,194	9,149	3,128	3,944	0,80
— 150	2,687	1,036	1,278	9,692	3,607	4,591	0,79
—140	2,485	1,037	1,361	4,113	10,22	5,281	0,78
—130	2,311	1,038	1,442	10,74	4,645	6,011	0,77
— 120	2,160	1,038	1,522	11,242	5,204	6,788	0,77
— НО	2,028	1,039	1,601	11,737	5,788	7,598	0,76
— 100	1,910	1,040	1,679	12,222	6,397	8,452	0,76
—90	1,806	1,041	1,756	12.698	7,091	9,34	0,75
—80	1,713	1,041	1,833	13,166	7,688	10,28	0,78
—70	1,628	1,042	1,908	13,626	8,369	11,248	0,74
—60	1,552	1,043	1,983	14,079	9,073	12,25	0,74
—50	1,482	1,043	2,057	14,525	9,800	13,91	0,74
—40	1,419	1,044	2,131	14,964	10,549	14,38	0,73
—30	1,360	1,044	2,204	15,398	11,921	15,52	0,73
—20	1,306	1,045	2,276	15,826	12,115	16,68	0,73
—10	1,257	1,045	2,347	16,249	12,930	17,87	0,73
0	1,211	1,045	2,419	16,667	13,766	19,12	0,72
10	1.168	1,046	2,489	14,624	17,079	20,37	0,72
20	1,128	1,046	2,559	17,488	15,503	21,69	0,72
30	1,091	1,046	2,629	17,891	16,402	23,04	0,71
Примечание. Данные, приведенные в приложении 10, взяты из книги Н.Ь. Варгвфтик
«Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей». М.г Наука. 1972, с. 717.
159
ПРИЛОЖЕНИЕ 11. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕКИСЛОТЫ
ЖИДКОСТЬ —ПАР
Температура /, сс	Абсолютное давление Р, кПа	Плотность		Удельная энтальпия	
		жидкости р', кг/л	пара р”, кг/ма	жидкости i', кДж/кг	пара Г', кДж/кг
—56,6	517,44	1,1779	13,8	301,554	649,827
—50	683,06	1,1535	18,1	314,291	651,838
—47,5	751,66	1,1444	19,9	76,18	652,508
—45	832,02	1,1345	21,8	323,887	653,179
—42,5	914,34	1,1250	23,9	328,579	653,765
—40	1004,5	1,1150	26,2	316,722	654,352
—37,5	1097,6	1,1050	28,7	338,216	654,813
—35	1201,48	1,0949	31,2	342,742	655,274
—32,5	1308,3	1,0845	33,9	347,811	655,651
—30	1425,9	1,0742	37,0	352,756	655,986
—27,5	1544,48	1,0636	40,2	357,616	656,237
—25,0	1679,72	1,0526	43,8	362,560	656,447
—22,5	1830,64	1,0417	47,5	367,588	656,573
—20	1965,88	1,0299	51,4	372,616	656,908
—17,5	2127,58	1,0185	55,7	377,854	656,656
—15	2287,32	1,0061	60,2	383,133	656,573
—12,5	2459,80	0,9938	65,3	388,622	656,363
—10	2645,02	0,9808	70,5	394,237	656,154
—7,5	2842,0	0,9680	76,2	400,06	655,776
—5	3042,90	0,9538	82,4	406,052	655,332
—2,5	3254,58	0,9400	89,0	412,21	654,771
0	3482,92	0,9248	96,3	419,0	654,184
+2,5	3719,1	0,9100	104,3	426,709	652,885
+5,0	3969,0	0,8931	113,0	431,989	651,335
+ю	4503,1	0,8580	133,0	446,235	647,732
П р и мечение. Данные, приведенные в приложении 1 ], взяты из книги «Холодильная*
техника». Энциклопедический справочник. М.: Госторгиэдат, 1960, т. 1, с. 548.
ПРИЛОЖЕНИЕ 12. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕКИСЛОТЕ’
ТВЕРДАЯ ФАЗА —ПАР
Температура с ‘с	Абсолютное давление Р, кПа	Плотность		Удельная энтальпия	
		твердой фазы Ру, кг/м3	пара р", кг/м3	твердой фазы iy, кДж/кг	пара 1”, кДж/кг
—56,6	517,44	1512,4	13,84	105,623	649,827
—60	409,64	1521,9	10,07	99,344	649,701
—65	287,14	1534,6	7,74	90,043	648,905
—70	197,96	1546,1	5,39	82,082	647,438
—75	134,26	1556,5	3,71	75,126	645,511
—78,9	98,0	1564,0	2,74	70,098	643,662
Примечание. Данные, приведенные в приложении 12, взяты из книги «Холодильная
техника». Энциклопедический справочник. М.; Госторгиэдат, 1960, т. 1, с. 54 8.
160
ПРИЛОЖЕНИЕ 13. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНОЙ
УГЛЕКИСЛОТЫ (Р= 1,01-К)5 Па)
Темпе- ратура t, ус	Плотность р.. кг/м’	Удельная теплоем- кость с, кДж/(кгх ХК)	Теплопро- водность 10а, Вт/(м-К)	Динами- ческая вязкость ц-!0% Н-с/м	Кинемати- ческая вязкость V-1О6, м2/с	Темпера- туропро- водность а-1 0е, м2/с	Число .Прандтля Рг
—78,9	2,675	0,7473	0,9728	10,599	3,963	4,866	0,81
—70	2,558	0,7559	1,034	10,996	4,299	5,348	0,80
—60	2,438	0,7655	1,097	11,438	4,693	5,878	0,80
—50	2,328	0,7752	1,161	11,877	5,101	6,434	0,79
—40	2,228	0,7848	1,225	12,312	5,525	7,006	0,79
—30	2,197	0,7944	1,290	12,744	5,964	7,391	0,79
—20	2,052	0,8041	1,355	13,172	6,419	8,212	0,78
—10	1,974	0,8137	1,422	13,597	6,888	8,853	0,78
0	1,902	0,8233	1,488	14,02	7,372	9,502	0,78
10	1,835	0,8330	1,556	14,44	7,871	10,180	0,77
20	1,772	0,8426	1,624	14,857	8,384	10,877	0,77
30	1,713	0,8522	1,692	15,271	8,912	11,59	0,77
П,'р и м е ч а н и е. Данные, приведенные в’приложении 13, взяты нз книги «Холодильная
техника*. Энциклопедический справочник. М.: Госторгиздат, 1960, т. 1, с. 548.
ПРИЛОЖЕНИЕ 14. ЗНАЧЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ )в Вт/(м-К)1
ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ [10]
Продукт	Свежее состояние Ад	Заморо- женное состояние >-з	Продукт	Свежее состояние Ао	Заморо- женное состояние ^3
Клубника	0,48	1,11 Вишня	0,52	1,34 Фруктовые соки	0,55	2,08 Огурцы	0,53	1,25 Картофельное	пюре 0,48	1,09 Говядина	0,45—	1,09— 0,50	1,59 1			Свинина жирная	0,37	0,72 мясная	0,49	1,56 Треска филе	0,53	1,19— 1,40 Яйца	0,42	0,96		
ПРИЛОЖЕНИЕ 15. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАСЫЩЕННОГО ПАРА
Я 22 [1]
д. * о с «	Абсолют- ное давле- ние Р, кПа	' Плотность р’, кг/м*	Удельная теплоем- кость с, кДж/(кгХ ХК)	Теплопро- водность V102, Вт/(М’К)	<0 О Си Си - ф с О * С о X О о г ф >>о  « + ь » а 2	Динамиче- ская вяз- кость Н-10% Н-с/м2		о X	-- ь	£ ~ га	ь «> S К о <1> га о _ = « + о х о га уь к А х я	В? R О Kt t; х X Си
—60	37,52	1,865	0,540	0,849	0,0843	9,59	5,14	0,61
—50	64,59	3,094	0,553	0,884	0,05166	9,99	3,23	0,62
—40	105,4	4,885	0,569	0,930	0,03346	10,50	2,15	0,64
—30	164,1	7,402	0,586	0,965	0,02225	10,88	1,47	0,66
—20	245,6	10,821	0,603	1,000	0,01532	11,25	1,04	0,68
—10	355,2	15,366	0,620	1,035	0,01086	11,72	0,763	0,70
0	498,3	21,286	0,641	1,070	0,00784	11,98	0,563	0,72
+ю	681,1	28,885	0,670	1,105	0,00571	12,25	0,424	0,74
+20	909,7	38,550	0,708	1,140	0,004177	12,68	0,329	0,79
+30	1190,8	50,761	0,754	1,175	0,00307	12,84	0,253	0,82
161
ПРИЛОЖЕНИЕ 16. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОГО R12 НА ЛИНИИ:
НАСЫЩЕНИЯ II]
1 1 1 i	to Е-	Абсолютное давление Р, кПа	Плотность р', кг/м*	Удельная теплоемкость г. кДж/(кг-К	Теплопровод- ность X, Вт/(м • К)	1 Температуро- проводность а- 1 О’, м*/с	' Динамическая вязкость Ц-Ю*, Н-с/м’	Кинематичес- кая вязкость V-10•, м'/с	Число Прандтля Рг
	-80	6,164	1626	0,833	0,1078	0,794	7,70	0,474	5,96
	-70	12,26	1600	0,844	0,1039	0,769	6,31	0,394	5,12
	-60	22,62	1574	0,858	0,1003	0,743	5,43	0,345	4,64
	-50	39,19	1546	0,870	0,0966	0,718	4,69	0,303	4,22
	-40	64,30	1518	0,884	0,0929	0,692	4,075	0,268	3,88
	-30	100,6	1489	0,900	0,0893	0,666	3,60	0,242	3,63
	-20	151,3	1459	0,915	0,0856	0,641	3,164	0,217	3,38
	-10	219,6	1428	0,930	0,0820	0,617	2,77	0,194	3,14
	0	309,1	1396	0,944	0,0783	0,594	2,446	0,175	2,95
+10		423,5	1362	0,960	0,0746	0,571	2,19	0,161	2,82
+20		566,9	1327	0,979	0,0710	0,546	1,98	0,149	2,73
+30		743,5	1291	1,000	0,0673	0,521	1,77	0,137	2,63
ПРИЛОЖЕНИЕ 17. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕКЦИЙ
ДЛЯ ОРЕБРЕННЫХ БАТАРЕЙ |3]
Показатели	одноколлек- торные длиной 2750 мм	Секции змеевиковые головные длиной 2750 мм	змеевиковые хвостовые ДЛИНОЙ 2750 мм
Площадь поверхности охлаждения, м2 при шаге ребер 20 мм			
число труб 4	16,85	16,85	168,5
»	» 6 при шаге ребер 30 мм	25,1	25,1	25,1
число труб] 4	11,7	11,7	11,7
»	» 6 Масса секций, кг при шаге ребер 20 мм	17,5	17,5	17,5
число труб 4	94,4	90,4	91
»	» 6 при шаге ребер 30 мм	136,2	136,2	136,4
число труб 4	74,2	70,7	70,8
»	» 6 Высота, мм	110,6	105,5	105,6
при числе труб 4	640	640	640
»	»	»	6	960	960	960
Средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-К)	5,2	3,8	3,8
162
Продолжение прилож. 17
Показатели	Секции						
	средние длиной, мм			дпухколлек- торные длиной» мм		змеевиковые длиной, мм	
	3000	4500	6000	2000	4250	2000	4250
Площадь поверхности охлаж-
дения, №
при шаге ребер 20 мм
число труб 4
»	» 6
при шаге ребер 30 мм
число труб 4
»	» 6
Масса секций, кг
при шаге ребер 20 мм
число труб 4
э » 6
при шаге ребер 30 мм
число труб 4
»	>> 6
18,4	—	36	9,15	—	9,15	—
—	39	—	—	39,1	—	39,1
12,75	—	25,3	6,4	—	6,4	—
—	27	—	_	27,1	—	27 1
98,2	—	272	74,8	 —-	68				
.	20,9		1		219		212
76,1		167	60	  	52,6	
^1	1	162			173	—		162
Высота, мм
при числе труб 4
»	»	» 6
640	— 1280 640	— 640
— 960	—	— 960	— 960
Средний
коэффициент

тепло-
передачи, Вт/(м--К)
3,8	3,8	3,8	4,8	4,8	3,8	3,8
список рекомендуемой литературы
1.	Богданов С. И., Иванов О. И., Куприянова А. В. Холодильная техника'
свойства веществ. — М.: Машиностроение, 1976.— 165 с.
2.	Гоголин А. А. Кондиционирование воздуха в мясной промышленности. —
М.: Пищевая промышленность, 1966. — 239 с.
3.	Голянд М. М., Малеванный Б. И. Холодильное технологическое обору-
дование.— М.: Пищевая промышленность, 1977. — 335 с.
4.	Константинов Л. И., Мельниченко Л. Г. Судовые холодильные уста-
новки.— М.: Пищевая промышленность, 1978. — 447 с.
5.	Курылев Е. С., Герасимов И. А. Холодильные установки. — М.: Машино-
строение, 1970.— 672 с.
6.	Курылев Е. С., Герасимов И. А. Примеры, расчеты и лабораторные
работы по холодильным установкам.—М.: Машиностроение, 1971. — 255 с.
7.	Лыков А. В. Теория теплопроводности. — М.: Высшая школа, 1967,—
599 с.
8.	Михеев М. Л., Михеева И. М. Основы теплопередачи.—М.: Энергия,
1977. —343 с.
9.	Писаченко В. И. Теплообмен при конденсации. — М.: Энергия, 1977.—
238 с.
10.	Постольски Я., Груда 3. Замораживание пищевых продуктов: перевод
с польского/под ред. Ю. Ф. Заяса, пер. Ю. Ф. Заяс, И. Е. Фельдман. —
М.: Пищевая промышленность, 1978. — 607 с.
11.	Теплофизпческие характеристики пищевых продуктов и материа-
лов/[А. С. Гинзбург, М. А. Громов, Г. И. Красовская, В. С. Уколов (справоч-
ное пособие)]. — М.: Пищевая промышленность, 1975. — 223 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .	.	.	.	...............................3
Примеры расчетов холодильного технологического оборудования для
обработки и хранения пищевых продуктов .............................4
Примеры расчетов систем воздухораспределения в охлаждаемых
помещениях .	............................................4
1.	Системы воздухораспределения в камере охлаждения мяса
с воздушным душированием......................................4
2.	Системы воздухораспределения в камере замораживания мяса
с воздушным душированием......................................5
3.	Системы воздухораспределения с ложным потолком в камере
с воздушно-радиационной системой	интенсивного охлаждения	5
4.	Системы воздухораспределения в камере замораживания мяса
5.	Бесканальная система воздухораспределения в камере хра-
пения .	.	....................................... 6
6.	Одноканальпая система воздухораспределения в камере хра-
нения .	.	.	.	............................... 9
7.	Воздушная завеса для двери холодильной камеры ...	12
Примеры расчетов холодильного технологического оборудования для
охлаждения пищевых продуктов ....................................15
8.	Оборудование камеры охлаждения мяса с межрядными
радиационными	батареями ...............................15
9.	Системы для предварительного охлаждения рыбы .	.	25
10.	Аппарат для охлаждения пищевых продуктов в вакууме 30
11.	Оборудование камеры охлаждения фруктов....................36
12.	Аппарат для охлаждения птицы в воде.......................39
Примеры расчетов оборудования для замораживания пищевых
продуктов .	.	.	.................................43
13.	Оборудование камеры замораживания мяса с вынужденным
движением воздуха .	...............................43
14.	Воздушный конвейерный морозильный аппарат ...	51
15.	Флюидизапионпый морозильный	аппарат..................59
16.	Аппарат для замораживания в жидком хладоносителе упа-
кованной в пленку птицы ..................................... 68
17.	Плиточный морозильный аппарат периодического действия
с горизонтальным расположением плит для замораживания
продуктов в блоках............................................71
18.	Роторный морозильный аппарат для замораживания продук-
тов в блоках	.	 79-
19.	Криоморозильный аппарат для замораживания мелкоштуч-
иых пищевых	продуктов..................................82
20.	Морозильный	аппарат, охлаждаемый	жидкой углекислотой	90
21.	Аппарат для замораживания мелкоштучиых пищевых продук-
тов в жидком хладоне..........................................98
Примеры расчетов оборудования камер хранения пищевых продуктов 105
22.	Оборудование камеры хранения с оребренными батареями 105
23.	Оборудование камеры хранения с подвесными воздухо-
охладителями ................................................109
24.	Оборудование камеры хранения для увлажнения воздуха
водой........................................................111
Примеры расчетов устройств для размораживания пищевых про-
дуктов .........................................................113
25.	Аппарат для размораживания блоков мороженой рыбы в воде 113
26.	Камера размораживания мяса...............................118
Лабораторные работы................................................120
Лабораторные работы по системам воздухораспределения охлаждае-
мых	помещений .	.	............................. 120
1.	Изучение характера движения воздуха в камере хранения
со струйной системой	воздухораспределения...................120
2.	Определение предельной высоты штабеля в камере хранения,
оборудованной	струйной	системой	воздухораспределения 124
3.	Изучение влияния расположения сопла относительно балки
на характер движения воздушных потоков в камере с балоч-
ной конструкцией перекрытия ............................... 126
Лабораторные работы по холодильному технологическому оборудо-
ванию для охлаждения пищевых продуктов..........................128
4.	Изучение влияния работы межрядных радиационных бата-
рей па холодильную обработку продуктов .................... 128
5.	Исследование работы оребренных воздухоохладителей при
наличии инея на их теплопередающей площади поверхности 133
Лабораторные работы по холодильному технологическому обору-
дованию для замораживания пищевых продуктов.....................138
6.	Определение основных характеристик воздушного конвейер-
ного морозильного аппарата .	................... 138
7.	Определение основных характеристик флюидизационного
морозильного аппарата .	.......................... 143
8.	Определение основных характеристик горизонтально-плиточ-
ного морозильного аппарата ................................ 148
9.	Определение основных характеристик криоморозильного
аппарата....................................................151
Приложения .	.	.	.................................155
'Список рекомендуемой литературы...................................164
ВНИМАНИЮ СТУДЕНТОВ!
ДЛЯ ВАС ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЛЕГКАЯ И ПИЩЕВАЯ ПРО-
МЫШЛЕННОСТЬ» ВЫПУСТИТ В 1982 ГОДУ УЧЕБНОЕ ПО-
СОБИЕ:
Ужанскнй В. С. Автоматизация холодильных машин и уста-
новок. 20 л., 1 р.
Рассмотрены основы автоматизации холодильных машин н
установок применительно к современным типам оборудования. При-
ведены описания и характеристики основных приборов и средств
автоматизации. Даны схемы автоматизации основных типов машин
и установок на базе поршневых, винтовых н центробежных ком-
прессоров, а также абсорбционных установок. По сравнению с пер-
вым изданием значительно расширен материал по теоретическим ос-
новам автоматизации, обновлены сведения по приборам и средствам
автоматизации, а также полностью переработаны схемы на основе
новейших разработок.
Для студентов вузов по специальности 0529 «Холодильные
компрессорные машины и установки».
Заказы на книгу Вы можете сделать в местных книжных мага-
зинах, распространяющих научно-техническую литературу, пли по
адресу: 123098, Москва. Д-98, ул. Маршала Новикова, 5, мага-
зин № 55 Москнпгп, отдел «Кннга-почтой».
Михаил Маркович Голянд
Борис Николаевич Малеванный
Михаил Залмонович Печатников
Вячеслав Тимофеевич Плотников
СБОРНИК ПРИМЕРОВ РАСЧЕТОВ И ЛАБОРАТОРНЫХ
РАБОТ ПО КУРСУ «ХОЛОДИЛЬНОЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ»
Редактор И. А. Никитина
Художественный редактор Е. К. Селикова
Технический редактор Т. С. Пронченкова
Корректоры Г, А. Казакова и Т. М. Родпчева
ИБ № 997
Сдано в набор 3.1 L80. Подписано в печать 29.07.81 Т-22551.
Формат 60Х90'/1б- Бумага типографская № 2. Литературная
гарнитура. Высокая печать. Объем 10,5 п. л. Усл. п. л. 10,5.
Усл. л. кр.-отт. 10,75. Уч.-изд. л. 11,66. Тираж 9000 экз. Заказ 233.
Цена 40 коп.
Издательство «Легкая п пищевая промышленность», 113035,
Москва, М-35, 1-й Кадашевский пер., 12.
Московская типография № 6 Союзполнграфпрома
при Государственном комитете СССР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли.
109088, Москва, Ж-88, Южнопортовая ул., 24.