Определить теплопритоки, проникающие в камеру одноэтажного холодильника.
Исходные данные
Наружные и внутренние стены холодильника (рис.2.1) выполнены из кирпича. Кровля плоская, покрытая толем. Высота стен 6 м. В камере №2 (с отрицательной температурой) пол имеет систему каналов для воздушного обогрева грунта с целью защиты его от промерзания и вспучивания. В камерах работает n человек и установлен транспортер с электродвигателем мощностью N, кВт.
План холодильника (рис.2.1): г.
Коэффициенты теплопередачи, Втм2×К:
- кровли ……………………………………...…. 0,22;
- наружных стен ………………………………..0,25;
- внутренней стены …………………………….0,56;
- перегородки между камерами 1 и 2 …………0,58;
- пола ……………………………………………0,35.
Исходные данные для расчета: температура в камере 1: 0 ºС; температура в камере 2: -30 ºС; число людей в камере: n=1; мощность электродвигателя: N=1,5 кВт, город: Улан-Удэ.
Исходные данные для камеры № 1: количество кг: 4500; температура начальная: 20 ºС; температура конечная: 4 ºС; влажность воздуха: 80 %; продукт: творог; тара: металл.
Исходные данные для камеры № 2: количество кг: 2500; температура начальная: 30 ºС; температура конечная: -12 ºС; влажность воздуха: 95 %; продукт: субпродукты мясные; тара: металл.
Решение
1. Определение расчетной температуры наружного воздуха.
tн=0,4×tам+0,6×tсм=0,4×40+0,6×23,7=30,22 °С
где tн - температура наружного воздуха, °С; tам=40 °С - температура абсолютного максимума, (таблица 3), °С; tсм=23,7 °С - средняя температура в 13 ч наиболее жаркого месяца, (таблица 3), °С.
2. Определение теплопритоков через ограждения.
Теплопритоки (Вт) через ограждения проникают в камеру холодильника вследствие разности температур снаружи и внутри камеры и в результате солнечной радиации:
Q1=Q1т+Q1с=478,69+953,89+1218,48+2428,08+522,72+99,8=5701,26=5,7 кВт
где Q1т - сумма теплопритоков через ограждения вследствие разности температур, Вт; Q1с - сумма теплопритоков через ограждения, подвергнутые действию солнечных лучей, Вт.
Теплопритоки Q1т, вызванные разностью температур, проникают вовнутрь через каждое из шести ограждений камеры (кровлю, стены, пол). Теплопритоки через кровлю:
Q1т=K×F×tн-tк
где K - коэффициент теплопередачи ограждения, Втм2×К; F - поверхность ограждения, м2 (см. рис.2.1); tн - температура воздуха снаружи камеры, °С; tк - температура воздуха в камере, °С.
- камера 1:
Q1ткамера 1=0,22×6×12×30,22-0=478,69 Вт
- камера 2:
Q1ткамера 2=0,22×6×12×30,22--30=953,89 Вт
Теплопритоки через внутренние стены.
В тех случаях, когда температура в соседних помещениях неизвестна, перепад температур принимают в размере 70% от расчетной разности температур для наружных стен, т.е. от tн-tк.
Q1т=K×F×tн-tк
где K - коэффициент теплопередачи внутренней стены, Втм2×К; F - поверхность внутренней стены, м2 (см
. рис.2.1); tн, tк - температура воздуха снаружи и внутри камеры, °С.
- камера 1:
Q1ткамера 1=0,56×6×12×30,22-0=1218,48 Вт
- камера 2:
Q1ткамера 2=0,56×6×12×30,22--30=2428,08 Вт
Теплопритоки через пол, лежащий на грунте, для камер с нулевой и положительной температурой не определяем.
Теплопритоки через пол, имеющий систему обогрева грунта в виде воздушных каналов, определяем по следующей формуле:
- камера 2:
Q1ткамера 2=K×F×3-tк
где K - коэффициент теплопередачи пола, Втм2×К; F - поверхность пола, м2 (см. рис.2.1).
Q1ткамера 2=0,22×6×12×3--30=522,72 Вт
Теплопритоки Q1с, вызванные солнечной радиацией.
Такие теплопритоки проникают через кровлю и наружные стены. При определении теплопритоков через стены, обычно учитывают только одну стену, которая подвергается наибольшему облучению солнцем. Такой, как правило, является стена, имеющая максимальную поверхность, или стена, наиболее невыгодно ориентированная по отношению к солнцу.
Q1с= K×F×Δtс= 0,22×6×12×6,3=99,8 Вт
где F - поверхность ограждения, подвергающаяся действию солнечных лучей, м2; Δtс - избыточная разность температур, °С (определяем по таблице 4). Тепловую нагрузку на компрессор Q1км определяем как алгебраическую сумму теплопритоков, т.е. Q1км=Q1=5,7 кВт.
Тепловую нагрузку на камерное оборудование Q1 об определяем как сумму только положительных теплопритоков.
Q1 об=478,69+1218,48+99,8=1796,97 Вт
3. Определение теплопритоков от продуктов и тары.
Теплопритоки (Вт) от продуктов и тары равны:
Q2=Q2п+Q2т=2916,67+9884,26 +115+167,708=13083,64 Вт=13,084 кВт
где Q2п - тепло, отводимое от продуктов при их охлаждении, Вт; Q2т - тепло, отводимое от тары, Вт.
Тепло (Вт), отводимое от одного вида продукта:
Q2п=G×iн-iк86,4
где G - количество охлаждаемого продукта, кг; iн, iк - энтальпия продукта до и после охлаждения, кДжкг (таблица 5).
- творог:
Q2п=4500×369-31386,4=2916,67 Вт
- субпродукты мясные:
Q2п=2500×366-24,486,4=9884,26 Вт
Тепло (Вт), отводимое от одного вида тары:
Q2т=Gт×Ст×tн'-tк'86,4
где Gт - масса тары, кг; Ст - теплоемкость тары, кДжкг×К; tн', tк' - температура продукта до и после охлаждения, кДжкг.
- камера 1:
Q2т=0,3×4500×0,460×20-486,4=115 Вт
- камера 2:
Q2т=0,3×2500×0,460×30--1286,4=167,708 Вт
Тепловая нагрузка на компрессор:
Q2 км=Q2=13,084 кВт
Тепловая нагрузка на камерное оборудование:
Q2 об=1,3×Q2=1,3×13,084=17,01 кВт
4