Проект мясокомбината с производительностью 250 т/сутки г. Омск

Введение

Развитие пищевой индустрии, направленное на надежное обеспечение страны продовольствием, предусматривает увеличение производства и улучшения качества сельскохозяйственной продукции. При этом особая роль в обеспечении сохранности продукции отводится холодильной технике, которая, в последнее время развивается быстрыми темпами.

В настоящее время холодильная техника нашла широкое применение в пищевой и фармацевтической промышленности, в торговле и машиностроении, при кондиционировании воздуха и сооружении ледяных искусственных катков, в строительстве и медицине. И этот перечень далеко не полон. Применение холода улучшает технологию производства и качество многих продуктов, не говоря уже о том, что в настоящее время хранение продуктов, как краткосрочное, так и длительное, без холода практически не мыслится. Широкое внедрение холодильных установок в торговле улучшает снабжение потребителей высококачественными продуктами питания, способствует снижению издержек обращения и повышает культуру торговли.

На современных мясокомбинатах холодильной обработке подвергается все вырабатываемое мясо и мясопродукты, такие же задачи ставят перед собой холодильные предприятия и других отраслей пищевой промышленности. Поскольку холодильная обработка является, до известного предела, довольно трудоемким процессом то она требует комплексной механизации работ и автоматизации производственных процессов. Выполнение данной задачи, в конечном итоге, позволит перейти к полностью автоматизированным холодильным установкам и комплексно — механизированным холодильникам.

Развитие холодильной промышленности во всем мире неразрывно связано с развитием всех отраслей науки и техники. В последние годы разрабатываются и внедряются новые изоляционные материалы, строительные конструкции, приборы автоматики. Совершенствуются схемы холодильных установок, обеспечивающие стабильные температурные режимы и облегчающие обслуживание установок и их автоматизацию. Все более широкое применение в холодильной промышленности находят вычислительная техника и автоматические системы управления. Внедрение такой техники позволяет поднять уровень эксплуатации холодильных установок на новую ступень, соответствующую современному развитию техники.

Холодильная установка представляет собой совокупность машин, аппаратов, приборов и сооружений, предназначенных для производства и применения искусственного холода. Исходя из этого определения холодильная установка помимо основных элементов, входящих в состав холодильной машины и необходимых для осуществления обратного термодинамического цикла, включает в себя ещё аппараты, приборы, трубопроводы и сооружения, необходимые для реализации технологических процессов при низких температурах.

Холодильные установки находят всё более широкое применение во многих отраслях промышленности, а развитие некоторых отраслей нельзя себе представить без использования искусственного охлаждения.

В пищевой промышленности искусственное охлаждение обеспечивает длительное сохранение высокого качества скоропортящихся продуктов; и именно из-за недостаточного ещё использования холода в мире теряется до 40% произведённых пищевых продуктов.

Основным назначением холодильного предприятия в пищевой промышленности является создание условий, обеспечивающих сохранность и высокое качество скоропортящейся продукции животного и растительного происхождения. Эта задача может быть успешно решена созданием непрерывной холодильной цепи, т. е. комплекса технических средств, обеспечивающих непрерывное воздействие низки температур на скоропортящиеся продукты начиная с момента их производства (или заготовки) до их потребления.

Холодильник — это промышленное предприятие, предназначенное для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся продуктов. Холодильники имеют характерные особенности. В них обрабатываются и хранятся продукты, требующие для своего сохранения поддержания заданных температур ниже температуры окружающей среды и определённой относительной влажности, а в некоторых случаях — заданной подвижности воздуха и определённого воздухообмена или даже определённого состава газовой среды (например, при хранении фруктов в среде с повышенным содержанием диоксида углерода или другого газа).

Теплота и влага наружного воздуха стремятся проникнуть в холодильник, что требует создания специальных ограждений для уменьшения проникновения теплоты и влаги внутрь помещений и разработки методов устранения.

Большой объём перемещаемых грузов и необходимость быстрой их разгрузки требует широкого применения транспортных средств.

К холодильникам предъявляются высокие санитарные требования.

Распределительные холодильники предназначены для равномерного обеспечения городов и промышленных центров продуктами питания, производство которых носит сезонный характер, в течении всего года. Распределительный холодильник характеризуется относительно большой вместимостью помещений для хранения продуктов. В средних и крупных промышленных центрах распределительные холодильники часто имеют производственные цехи: производства мороженного, водного и сухого льда, фасовки масла и др. Такие предприятия называют хладокомбинатами.

1. Технико-экономическое обоснование В данном проекте для достижения оптимальных экономических и экологических параметров холодильника необходимо принять ряд технических решений в создании холодильной установки.

Так как ёмкость не большая, то принято одноэтажное здание холодильника. Для лучшего распределения строительных квадратов по камерам выбрана сетка колон 6 на 12 метров.

Проектом предусмотрена аммиачная, насосно-циркуляционная схема с непосредственным охлаждением. Такое техническое решение наиболее выгодно. Система с непосредственным охлаждением по оборудованию проще, в ней отсутствует испаритель для охлаждения хладоносителя и насосы для его циркуляции, вследствие чего требуется меньшие первоначальные экономические затраты по сравнению с системой с промежуточным хладоносителем.

Схеме с непосредственным охлаждением соответствуют и меньшие затраты электроэнергии так как:

Во первых, температура кипения выше, так как значительно меньше перепад температур между кипящим аммиаком и воздухом в камере потому, что отсутствует перепад температур между промежуточным хладоносителем и хладагентом, обычно находящийся в пределах от четырех до шести градусов.

Во вторых при охлаждении хладоносителем появляется дополнительный расход электроэнергии, обусловленный не только работой привода насосов, но и дополнительной нагрузкой на компрессора, возникающей в результате превращения в теплоту работы насосов.

Рабочим телом в холодильной установке служит аммиак имеющий цену в пределах от 9 до 11 рублей за килограмм, аммиак намного дешевле фреонов стоимость которых колеблется от 27 до 50 рублей за килограмм. Следовательно уменьшается затраты на холодильный агент.

Отсутствие в системе хладоносителя так же исключает затраты на приготовление рассола и потребление соли цена которой составляет от 5 до 8 рублей за килограмм. Кроме того аммиак практически не действует на черные металлы тем самым повышая долговечность труб, и не требует капитальных затрат по сравнению с рассольными трубопроводами долговечность которых значительно меньше. Поэтому преимущество получает система непосредственного охлаждения, так как более экономичная по капитальным и эксплуатационным затратам, а так же как более долговечная, чем система охлаждения рассолом.

Выбранная при проектировании насосно-циркуляционная схема имеет значительные преимущества перед без насосной схемой.

Во первых применение насоса существенно усиливает циркуляцию жидкости, что улучшает теплоотдачу в приборах, и следовательно создает безопасный режим работы. Так же насосная схема не требует установки защитных ресиверов, что естественно снижает капитальные затраты на установку, транспортировку и обслуживание этого оборудования.

Наиболее эффективным является применение компрессорных агрегатов на базе современных винтовых компрессоров.

Компрессорные агрегаты последнего поколения имеют современные приборы автоматики и контроля, что делает их безопасными и простыми в обслуживании, а так же эффективными в работе.

В камерах термообработки, хранения охлажденного мяса и субпродуктов использованы воздухоохладители уменьшающие время на термическую обработку продуктов по сравнению с батарейным охлаждением, что увеличивает грузооборот мясокомбината.

Срок окупаемости составляет 1,2 года.

2. Расчёт холодильной установки

2.1 Климатологическая справка Погода и климат оказывают существенное влияние на жизнь и хозяйственную деятельность человека. Сейчас нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовались климатические показатели: сельское и коммунальное хозяйство, транспорт, промышленность и строительство (при закладке всевозможных подземных и наземных сооружений, при проектировании малых и больших объектов, при строительстве городов и поселков).

Общая характеристика. Климат Омска типично континентальный. Зима в Омске холодная, чаще суровая, продолжительная, с устойчивым снежным покровом. Лето теплое, чаще жаркое. Переходные периоды короткие, особенно весна. После зимних холодов быстро наступает летняя жара, и также быстро происходит переход от лета к зиме. Безморозный период составляет в воздухе 115 дней, на поверхности почвы 100 дней. Характерны резкие колебания температуры, особенно весной и осенью. Средняя температура самого холодного месяца (января) -19 градусов Цельсия. Минимальные температуры в отдельные дни могут понижаться до -49 градусов Цельсия. Средняя температура самого теплого месяца (июля) 18 градусов Цельсия, максимальные температуры могут достигать 41 градусов Цельсия.

География. Омская область расположена в пределах южной части Западно-Сибирской равнины. На западе и севере область граничит с Тюменской областью, на востоке с Томской и Новосибирской областями, на юге и юго-западе с Республикой Казахстан. Территория — 139,7 тыс. км 2 — разделена на 32 административных района.

Ветер. В Омске большую часть года, с сентября по апрель, преобладает ветер юго-западного направления, повторяемость его составляет 25−32% за месяц. Летом преобладающим является северо-западный ветер (20−23% за месяц), несколько меньше северный (16−19%) и западный (15%). На направление северо-восток — юго-запад приходится 10−14%, на остальных направлениях повторяемость ветра составляет менее 10%. Средняя скорость ветра имеет хорошо выраженный годовой ход. Наибольшие средние месячные скорости наблюдаются зимой, весной и осенью (4−5м/с). Самыми ветреными бывают зимние и весенние месяцы, особенно май. Летом скорости ветра наименьшие в году. Слабые скорости ветра (4м/с и менее) преобладают в летнее время. Ветер скоростью 15 м/с и более считается сильным ветром, а более 25 м/с представляет уже особо опасное явление.

Температура воздуха. В течение года температура воздуха испытывает большие колебания — годовая амплитуда превышает 37 градусов Цельсия. Температура от месяца к месяцу меняется резко, особенно в переходные периоды.

Апрель — первый месяц после зимы с положительной температурой (1,3 градусов Цельсия). Ежегодно летом бывает жаркая погода, когда максимальная температура превышает 35 градусов Цельсия. С августа начинается медленное понижение температуры воздуха. С 25 октября осуществляется переход средней суточной температуры через 0 градусов Цельсия к отрицательным значениям.

Наибольшее понижение температуры наблюдается от октября к ноябрю — на 10−11 градусов Цельсия. Но осеннее понижение температуры несколько менее интенсивно, чем ее весеннее повышение. Ноябрь — первый месяц со средней суточной температурой ниже нуля (-9,3 градусов Цельсия).

Влажность воздуха. В течение года относительная влажность меняется в широких пределах и находится в обратной зависимости от температуры воздуха. Наибольших значений (80%) она достигает зимой, наименьших (54%) — летом. Летом, чаще всего в 13 часов (более чем в 50% случаев), наблюдаются дни с относительной влажностью воздуха 20−40%.

Влажность менее 10% характерна только для весны (апрель 0,4%) и очень редко отмечается осенью (0,1%) При средней месячной влажности в 13 часов в мае 39% влажность выше 70% составляет менее чем 10% дней, к осени увеличивается до 20%. Влажность выше 90% с мая по сентябрь не превышает 3% дней каждого месяца.

Географическая широта…55 град

Средняя температура самого жаркого месяца…18,3 0С

Температура абсолютного максимума…40 0С

Среднегодовая температура…0 0С

Среднемесячная относительная влажность самого жаркого месяца52%

Расчетная температура наружного воздуха…28,3 0С

Расчетная температура воздуха рассчитывается по формуле:

tн = tсред.с.ж.м. + 0,25 · tабс. макс = 18,3 + 0,25 · 40 = 28,3 єС, где tсред.с.ж.м. — средняя температура самого жаркого месяца, єС;

tабс.макс. — температура абсолютного максимума, єС.

2.2 Описание технологического процесса На холодильнике мясокомбината технологический процесс протекает по четырем основным направлениям.

Схема обработки продуктов:

1 — Приём сырья из цеха первичной переработки скота; 1 — Упаковка субпродуктов; 1 — Погрузка жиров в деревянные бочки; 2 — Взвешивание; 2 — Замораживание субпродуктов; 3 — Сортировка по категориям упитанности и массе; 3 — Погрузка субпродуктов в камеру хранения; 4 — Загрузка мяса на подвесные пути камер холодильной обработки (с помощью конвейеров, непрерывно); 4 — Хранение субпродуктов tп = -20 оС; 5 — Заморозка (однофазный способ), tз = -35 оС; 5а — Охлаждение (однофазный способ, быстрый) tохл = -5 оС; 5 — Выпуск субпродуктов; 6 — Выгрузка из камер замораживания мяса; 6а — Выгрузка из камер первичного охлаждения мяса; 7 — Разделка, упаковка и укладка в поддоны мороженого мяса; 7а — Разделка, упаковка и укладка в поддоны охлажденного мяса; 8 — Транспортировка мороженого мяса электропогрузчиками в камеры хранения; 8а — Транспортировка охлажденного мяса электропогрузчиками в камеры хранения; 9 — Доохлаждение хранение мороженого мяса tп = -20 оС; 9а — Хранение охлажденного мяса tп = -1 оС; 10 — Взвешивание мороженого мяса перед выпуском; 10а — Взвешивание охлажденного мяса перед выпуском; 11 — Выпуск мороженого мяса; 11а — Выпуск охлажденного мяса.

Технологический процесс холодильника является основным звеном в переработке продукции на мясокомбинате. На современных мясокомбинатах холодильной обработке подвергается всё вырабатываемое мясо и мясопродукты.

Холодильную обработку мяса в полутушах производят в воздухе помещений камерного или туннельного типа в подвешенном к троллеям подвесных путей состоянии, по которым они передвигаются конвейерами.

В проекте используются камеры непрерывного действия в связи с тем, что в них более стабильные температурные режимы, чем в камерах цикличного действия.

Загрузка мяса на подвесные пути камер производиться с помощью конвейеров — непрерывно, с одновременной подсортировкой полутуш по категориям упитанности и массе.

Выгрузка мяса из камер холодильной обработки мяса производят с помощью разгрузочного конвейера или вручную по подвесным путям.

Наиболее полноценным по питательным и вкусовым качествам является охлажденное мясо. Задачей охлаждения мяса является понижение его температуры до криоскопической или близкой к ней.

В данном проекте принято однофазное быстрое охлаждение.

Температура мяса понижается от 35 до 4 оС за 16 часов в камере охлаждения, при режиме камеры -5 оС и циркуляции воздуха 2 м/с. После этого мясо направляется в цех разделки, где оно разделывается на сортовые отруба, упаковывается под вакуумом в мешки из полимерной пленки. Упакованные отруба затаривают в пластмассовые ящики.

Внутренние размеры пластмассового ящика 570 380 285 мм (высота), наружные 605 410 310 мм.

В ящики упаковывают отруба общей массой 30 кг.

Ящики с упакованными отрубами укладывают в стоечные поддоны по 20 штук на поддон массой 600 кг. Размеры поддона 12 409 401 760 мм. Поддоны с ящиками при помощи электропогрузчиков укладываются в 3 яруса в камеру хранения с температурой воздуха -1С, относительной влажностью 90% и умеренной его скоростью (0,2 м/с).

Мясо замораживается в парном состоянии — однофазным способом, который устраняет возможность больших изменений в свойствах белков. При оттаивании такого мяса наблюдаются меньшие потери сока за счет того, что белки легко регидратировались жидкостью. Потери мясного сока меньше в среднем на 20%, а потери белков — на 15 — 20% по сравнению с мясом двухфазного замораживания.

Загрузку парных полутуш с температурой 35С в морозильную камеру с температурой -35С и скоростью движения воздуха 3 м/с производят непрерывно — потоком по мере их поступления с цеха первичной переработки скота и синхронно с работой его главного конвейера.

Замораживание мяса считается законченным, когда температура в толще мышц бедра достигает -8С, а на поверхности будет близкой к температуре воздуха в морозильной камере. Конечная среднеобъёмная температура бедра полутуш -18С.

Продолжительность замораживания 19 часов.

На говяжьих полутушах перед замораживанием производят надрез между 11 — 12 ребрами до позвоночника. После замораживания полутуш, при снятии их с подвесных путей, по сделанному надрезу разрубают полутуши на четвертины. После заморозки полутуши или четвертины упаковываются в полиэтилен в виде рукава толщиной 50 — 100 мкм, завязывают с двух сторон и укладываются в стоечные поддоны, которые электропогрузчиками транспортируют в камеру хранения с температурой -20С, относительной влажностью 95% и умеренной циркуляцией воздуха (0,3 м/с) и устанавливают в 3 яруса по высоте. В одном стоечном поддоне размещается 10.14 четвертин говяжьего мяса массой около 600 кг. Размеры поддона 12 409 401 760 мм.

Субпродукты, хранящиеся на холодильнике, замораживают в блоках. Для этого очищают в соответствии с действующими технологическими инструкциями по их обработке.

Толщину блоков выбирают в зависимости от продолжительности их замораживания и размера кусков мякотных субпродуктов. Оптимальная толщина блоков равна 100 мм.

Блоки замораживают в упаковке в специальных морозильных аппаратах.

Хранятся замороженные субпродукты на поддонах в штабелях в 2 — 2,5 раза плотнее, чем мясо в полутушах. Температура в камере хранения -20 С.

Топленые жиры поступают в бочках высотой 600 мм и хранятся в помещении при температуре -20 С.

2.3 Расчёт площадей холодильника

2.3.1 Расчёт камер охлаждения и хранения мяса Строительную площадь камер охлаждения мяса определяем по формуле:

м2,

где G' - производительность камер охлаждения и замораживания, 125 т/сут;

qF — норма загрузки камер, отнесённая к 1 м² строительной площади,

qF = 0,25 т/м2;

фц — продолжительность цикла холодильной обработки, 16 ч;

— коэффициент пересчета нормы загрузки, .

Расчётное значение площади камер необходимо увеличить примерно на 7.10%, так как она несколько меньше значения действительной строительной площади камер. Такое увеличение позволяет учитывать площадь, занимаемую стенами, перегородками и колонами.

Строительная площадь камер охлаждения:

м2.

Задавшись условной сеткой по строительству размером 612 м, определяем количество квадратов, приходящихся на каждую из камер холодильника:

где — площадь одного квадрата, 612 = 72 м².

Принимаем,, количество камер охлаждения равно 3, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 144 м² (272). Площадь всех камер охлаждения:

м2.

Ёмкость камер хранения охлажденного мяса:

т, где G’мор — суточная производительность, т/сут;

В — оборачиваемость охлаждённого мяса на холодильнике, В = 15;

mпост — коэффициент неравномерности поступления грузов, mпост =1,5.2,5.

Строительная площадь камер хранения охлажденного мяса определяется по формуле:

м2,

где = 0,3 т/м3 — норма загрузки камеры;

— грузовая высота штабеля. Высота стоечного поддона =1,76 м, поддоны укладываются в три яруса, следовательно = 5,28 м;

= 0,8 — коэффициент использования площади камер хранения.

Расчетное значение площади увеличиваем на 10% :

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

Принимаем,, количество камер хранения равно 2, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 648 м² (972). Площадь всех камер хранения:

м2.

Действительная емкость камер хранения

т.

2.3.2 Расчёт камер замораживания и хранения мяса Строительную площадь камер замораживания мяса определяем по формуле:

м, Производительность камер 125 т/сут, норма загрузки т/м, коэффициент, продолжительность цикла замораживания ч.

Полученное значение увеличиваем на 7%.

Строительная площадь камер замораживания:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

Принимаем,, количество камер замораживания равно 4, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 144 м² (272). Площадь всех камер замораживания:

м2.

Ёмкость камер хранения замороженного мяса:

т.

Строительная площадь камер хранения замороженного мяса определяется по формуле:

м2,

Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .

Расчетное значение площади увеличиваем на 4%:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

Принимаем,, количество камер хранения равно 3, по площади одинаковые. Площадь одной камеры 648 м² (972). Площадь всех камер хранения:

м2.

Действительная ёмкость камер хранения:

т.

2.3.3 Расчёт камер хранения жиров в замороженном виде Выход жиров по отношению к вырабатываемому количеству мяса составляет 0,381%. Тогда масса жиров с учетом суточной производительности мясокомбината, равной 250 т/сут:

т/сут.

Ёмкость камер хранения жиров:

т.

Строительная площадь камер хранения жиров определяется по формуле:

м2,

Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .

Расчетное значение площади увеличиваем на 4%:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

Так как ёмкость камеры хранения жиров получается очень маленькой (гораздо меньше одного квадрата 6Ч12), потому что очень мало жиров, поэтому жиры объединяются с субпродуктами и хранятся в одной камере ёмкостью 767,63 т.

2.3.4 Расчёт камер хранения субпродуктов в замороженном виде Выход субпродуктов по отношению к вырабатываемому количеству мяса составляет 16,63%. Тогда масса субпродуктов с учетом суточной производительности мясокомбината, равной 250 т/сут:

т/сут.

Ёмкость камер хранения субпродуктов:

т.

Строительная площадь камер хранения субпродуктов определяется по формуле:

м2,

Норма загрузки т/м3, высота штабеля м и коэффициент использования площади .

Расчетное значение площади увеличиваем на 4%:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

Принимаем,, количество камер хранения равно 1. Площадь камеры 360 м² (572).

Действительная ёмкость камер хранения:

т.

Ёмкость холодильника:

т.

Максимальное суточное поступление груза на холодильник:

т/сут.

Максимальный суточный выпуск груза с холодильника:

т/сут, где — коэффициент неравномерности выпуска груза, .

Строительная площадь экспедиции:

м2.

Необходимое количество строительных квадратов:

Принимаем,, количество экспедиций равно 1. Площадь экспедиции 360 м² (572).

Высота холодильника 6 м. Предусматриваем два коридора для создания удобных условий эксплуатации. Ширина первого коридора принимаем равной 9 м, ширина второго коридора принимаем равной 3 м. Также предусмотрено два помещения под цех разделки и упаковки одинаковые по площади. Площадь одного цеха 216 м² (372).

В соответствии с выполненной планировкой размеры холодильника в плане составляют 7290 м. Площадь холодильника м2.

Длина автомобильной платформы:

м, где — количество грузов, выпускаемых через автомобильную платформу, т/сут;

qавт — грузоподъёмность автомашины, в среднем 3 т;

вавт — ширина кузова автомашины, включая промежуток между машинами 3,5 м;

зисп.авт — коэффициент использования грузоподъёмности машины, (0,6);

шпер — доля общего числа автомашин, обрабатываемая за первую смену (0,85);

фавт — время загрузки одной машины, 0,5 ч;

mавт — коэффициент неравномерности прибытия автомашин, (1,5).

Число механизмов, необходимых для производства грузовых работ (тележек, штабелеукладчиков, автопогрузчиков)

где qмех — грузоподъёмность механизма, 1,5 т;

зисп.авт — коэффициент использования грузоподъёмности механизма, (0,8);

шпер — доля всего объёма грузовых работ, выполняемая в течение первой смены (0,6);

фпер — продолжительность цикла работы механизмов, (6.10) мин;

1,2 — коэффициент увеличения числа механизмов (обычно примерно 20% всех механизмов находится на зарядке аккумуляторов, в осмотре и ремонте)

Принимаем количество механизмов на холодильнике равное, что перекрывает нужды холодильника. Используем электропогрузчики фирмы Balcancar универсальные четырех опорные модели EB717.45 грузоподъемность 1,6 тонна и высотой подъема 4,5 м.

2.4 Расчёт изоляции холодильника В качестве строительного материала для наружных, внутренних стен и перекрытий используем сэндвич-панели.

Выбор этого строительного материала связан с тем, что сэндвич-панели имеют ряд преимуществ над другими строительными материалами, а именно:

1) высокие теплоизоляционные свойства;

Сэндвич-панель с пенополистирольным утеплителем толщиной 100 мм по теплоизоляционным свойствам соответствует 150-миллиметровой панели с утеплителем из минеральной ваты или стене из обычного кирпича толщиной 900 мм. Стыки между панелями герметически закрыты, без мостиков холода. Затраты на эксплуатацию зданий из сэндвич-панелей, прежде всего, на отопление, снижаются в несколько раз. Сама теплоизоляция как бы «запаяна» в водо-аронепроницаемую оболочку, что исключает появление грибков или плесени. Сооружения из сэндвич-панелей обеспечивают высокую степень комфортности в любом климате.

2) сокращение расходов на транспортировку стройматериалов;

Легкие и прочные Сэндвич-панели транспортировать гораздо проще, чем тонны кирпича, цемента, песка, железобетонные плиты или пиломатериалы.

3) снижение нагрузок на фундамент;

Нагрузки на фундамент снижаются в 100 раз и более. Это обстоятельство, как правило, дает возможность отказаться от проведения геологических исследований грунта, существенно снизить расходы на строительство фундамента, а зачастую практически полностью отказаться от него.

4) высокая скорость строительства;

Сроки снижаются более чем в 10 раз. Это достигается как за счет упрощения фундамента, так и за счет замены, например, трудоемкой кирпичной кладки простым, быстрым и удобным монтажом сэндвич-панелей. При этом монтаж можно проводить на каркас из любого материала (металл, железобетон, дерево) или на уже готовое здание с целью его утепления и одновременного улучшения внешнего вида. Строительство сооружения обходится дешевле и быстрее окупается. Кроме того, стройплощадка приятно удивляет практически полным отсутствием строительных отходов и мусора. При необходимости здание из сэндвич-панелей можно демонтировать и перевезти на другое место.

5) отсутствие необходимости отделки;

Сэндвич-панели — это элементы полной заводской готовности. Идеальная поверхность панелей не требует ни наружной, ни внутренней отделки. Более того, богатая цветовая гамма панелей позволит удовлетворить вкус любого архитектора и дизайнера. Сооружение из сэндвич-панелей выглядит современно и престижно.

6) долговечность;

Оболочка сэндвич-панелей изготовлена из надежной по физико-техническим свойствам оцинкованной стали с антикоррозийным покрытием, грунтовкой и полимерным покрытием.

7) низкое влагопоглощение;

Даже при нарушении герметичности соединений сэндвич-панелей между собой влагопоглощение материала составляет не более 3%.

8) высокие гигиенические качества;

Это свойство сэндвич-панелей позволяет их использовать для строительства зданий, относящихся к пищевой промышленности.

Более того, сэндвич-панели из пенополиуретана, благодаря лучшему эквиваленту теплозащиты, оказываются выгоднее панелей с минераловатным наполнителем. Панель толщиной 100 мм с наполнителем из минеральной ваты соответствует пенополиуретановой толщиной 50−60 мм, так что последняя оказывается значительно легче и дешевле.

Таблица 1 — Сендвич-панели, основные данные

Плотность утеплителя 48 кг/м3.

Коэффициент теплопроводности 0,022 Вт/мК.

Огнестойкость: 0,25 ч согласно СНиП 21−01−97.

Звукоизоляция: уровень шума >=26 Дб.

2.4.1 Расчёт изоляции наружных стен Рисунок 2 — Конструкция наружной стены Толщина теплоизоляционного слоя:

где — коэффициент теплопроводности теплоизоляции, Вт/(м· К);

— коэффициент теплопередачи ограждений, Вт/(м2К);

— коэффициент теплопроводности строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения, Вт/м· К;

— толщина строительных материалов, составляющих конструкцию ограждения, м;

— коэффициент теплоотдачи с наружной стороны ограждения, Вт/(м2К);

— коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны ограждения, Вт/(м2К).

Определим толщину изоляции наружных стен камер с температурой -1С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,409 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камеры; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции наружных стен камер с температурой -20С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,256 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камеры; толщина панели мм.

2.4.2 Расчёт изоляции внутренних стен Рисунок 3 — Конструкция внутренней стены Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 С и -5 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,434 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 С и -25 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,249 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -5 С и -35 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,23 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурами -1 С и -35 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,217 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -1 С и коридором.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,397 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -5 С и коридором.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,333 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -20 С и коридором.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,232 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции стены между камерами с температурой -35 С и коридором.

Требуемый коэффициент теплопередачи стен составляет 0,181 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

2.4.3 Расчёт изоляции перекрытия Рисунок 4 — Конструкция перекрытия Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -1 С .

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,357 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -5 С .

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,357 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом тепло передачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -20 С.

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,244 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

Определим толщину изоляции перекрытия камер с температурой -35 С .

Требуемый коэффициент теплопередачи покрытия составляет 0,219 Вт/(м2К), выбираем сэндвич-панель (таблица 1) с действительным коэффициентом теплопередачи Вт/(м2К), что обеспечивает надежную теплоизоляцию камер; толщина панели мм.

2.4.4 Расчёт изоляции пола Пол расположен на грунте, следовательно, для низкотемпературных камер предусматриваем электроподогрев.

В качестве теплоизоляционного материала используется ПСБ-С.

Рисунок 5 — Конструкция пола Определим толщину изоляции пола для камеры с температурой -35 С.

м.

Принимаем теплоизоляционный слой м, состоящий из двух плит толщиной 0,1 и 0,025 м.

В связи с небольшим отличием действительной и расчетной толщин теплоизоляции действительный коэффициент теплопередачи будет мало отличаться от расчетного. Поэтому расчет можно не выполнять.

Таблица 2 — Расчет теплоизоляционных конструкций

2.5 Тепловой расчёт холодильника Теплопритоки рассчитывают с целью определения тепловых нагрузок на холодильное оборудование, в частности, на компрессоры и охлаждающие устройства, для их подбора такой производительности, чтобы обеспечивался заданный режим работы оборудования.

Общее количество тепла, поступающего в охлаждаемое помещение холодильника, Вт:

где — теплоприток через ограждающие конструкции камеры, Вт;

— теплоприток от продуктов при их холодильной обработке, Вт;

— теплоприток от вентиляции, Вт;

— теплоприток, связанный с эксплуатацией, Вт.

2.5.1 Теплоприток от окружающей среды Теплоприток от окружающей среды возникает в результате действия двух процессов:

1) теплопередача через ограждения вследствие наличия разности температур наружной окружающей среды и воздуха внутри помещения, ;

2) теплопередача через ограждения вследствие поглощения наружной поверхностью теплоты солнечной радиации, .

.

Теплоприток через ограждающие конструкции определяется как сумма теплопритоков через наружные стены, перегородки, покрытие, пол:

где — действительный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2•К);

— площадь поверхности ограждения, м2;

— разница температур за ограждением и в помещение.

Для легких ограждений принимаем расчетное значение температуры наружного воздуха на 10 С выше полученного.

Теплоприток от солнечной радиации :

где — избыточная разность температур, характеризующая действие солнечной радиации в летнее время, С.

Для примера, производим расчет камеры № 15 (Камера хранения охлажденного мяса) с температурой внутри помещения -1 С.

1) Определяем разницу температур:

Наружная стена северная (НСС):

С;

Внутренняя стена с коридором (ВС/К):

С;

Внутренняя стена с камерой с температурой -20 С (ВС/-20):

С;

Потолок:

С;

Пол:

С.

2) Теплоприток через ограждающие конструкции:

Наружная стена северная (НСС):

Вт;

Внутренняя стена с коридором (ВС/К):

Вт;

Внутренняя стена с камерой с температурой -20 С (ВС/-20):

Вт;

Потолок:

Вт;

Пол:

Вт;

3) Теплоприток от солнечной радиации через потолок:

Вт.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 3.

2.5.2 Теплоприток от продуктов при их термической обработке Величина суточного поступления продукта в камеру хранения при расчете нагрузки от термообработки на оборудование принимается равной производительности устройств термообработки:

.

Например, для камеры № 16 (Камера хранение охлажденного мяса) с температурой внутри помещения -1 С, величина суточного поступления продукта:

т/сут.

При расчете теплопритока от термообработки на компрессор величина суточного поступления продукта во все камеры хранения одновременно принимается равной производительности устройств термообработки.

Тогда для всех камер хранения охлажденного мяса (камера № 15, камера № 16) величина суточного поступления продукта при расчете нагрузки от термообработки на компрессор:

т/сут.

Для камер хранения упакованного груза рассчитываем отдельно теплоприток от термической обработки продукта и теплоприток от охлаждения тары. Для этого необходимо определить величину суточного поступления груза и величину суточного поступления тары.

Вес тары составляет 10…30% от веса груза. Тогда вес груза вместе с тарой при расчете нагрузки от термообработки на оборудование для каждой камеры хранения:

т/сут.

Вес груза вместе с тарой при расчете нагрузки от термообработки на компрессор всех камер хранения:

т/сут.

Величина суточного поступления тары для камер хранения:

т/сут.

т/сут.

Теплоприток от продукта для камер хранения :

где — разность удельных энтальпий, соответствующих начальной и конечной температурам продукта, кДж/кг.

Теплоприток от продукта для камеры хранения охлажденного мяса в нагрузку на оборудование:

Вт.

Теплоприток от продукта для камер хранения охлажденного мяса в нагрузку на компрессор:

Вт.

Теплоприток от тары для камер хранения :

где — удельная теплоемкость тары, кДж/(кгК);

— температура тары при поступлении и выпуске груза, єС.

Теплоприток от тары для камеры хранения охлажденного мяса в нагрузку на оборудование:

Вт.

Теплоприток от тары для камер хранения охлажденного мяса в нагрузку на компрессор:

Вт.

Суммарный теплоприток от термической обработки груза, Вт:

.

Суммарный теплоприток для камеры хранения охлажденного мяса (камера № 16) в нагрузку на оборудование:

Вт.

Суммарный теплоприток для камер хранения охлажденного мяса (камера № 15, камера № 16) в нагрузку на компрессор:

Вт.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 4.

для устройства термообработки:

.

Например, для камер охлаждения (камера № 3, камера № 4, камера № 5) с температурой внутри помещения -5 С:

Вт.

2.5.3 Теплоприток с наружным воздухом при вентиляции,

Теплоприток с наружным воздухом при вентиляции помещения:

где 20 — количество наружного воздуха, подаваемого в охлаждаемое помещение на одного работающего;

— количество одновременно работающих людей;

— плотность воздуха в помещении, кг/м3;

— энтальпия воздуха наружного и в помещении, кДж/кг.

Например, для камер № 2 (цех разделки и упаковки) температурой внутри помещения -1 С:

Вт.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 5.

Таблица 5 — Теплоприток от наружного воздуха поступаемого при вентиляции

2.5.4 Эксплуатационные теплопритоки,

При расчете эксплуатационных теплопритоков учитывают теплоприток от открывания дверей, освещения, работы оборудования в камере и от работы людей :

.

Для примера произведем расчет для камеры № 3.

Теплоприток от открывания дверей:

Вт, где — удельный теплоприток через двери, зависящий от размеров и назначения камеры, Вт/м2.

Теплоприток от освещения:

Вт, где — удельная тепловая нагрузка от освещения, (3.6) Вт/м2;

— площадь камеры, м2;

— продолжительность работы светильников, (2.4) ч.

Теплоприток от работы механизмов в камере:

Вт, где — относительная мощность электродвигателей в помещениях, оборудованных воздухоохладителями, кВт/м2.

Теплоприток от пребывания людей:

Вт.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 6.

Таблица 6 — Эксплутационные теплопритоки

2.6 Выбор температурных режимов работы холодильной установки, определение потребной холодопроизводительности компрессоров В зависимости от назначения охлаждаемых помещений, выбранных температурно-влажностных режимов хранения грузов, способов упаковки и сроков хранения проектируем батарейное и воздушное охлаждение камер.

Рабочий режим холодильной установки характеризуется температурами: кипения, конденсации, всасывания, переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем, для двухступенчатой установки дополнительно промежуточной температуры .

Температуру кипения принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере.

При проектировании холодильных установок для камерных морозилок температуру кипения принимают на 10…15 °С ниже температуры воздуха в камере:

.

При проектировании холодильных установок для камер хранения температуру кипения принимают на 7…10 °С ниже температуры воздуха в камере:

.

Большее значение перепада 9…10 °С принимают при батарейном охлаждении камер, меньшее значение 7…8 °С — при воздушном охлаждении.

Все расчеты представлены в таблице 8.

Температура конденсации для установок с воздушным охлаждением конденсатора:

°С, где — расчетная температура наружного воздуха.

Подогрев воздуха в воздушном конденсаторе составляет 5…6 °С.

Температура паров, всасываемых компрессором, определяется в зависимости от температуры кипения и рекомендуемого перегрева паров на всасывающей стороне .

Для аммиачных машин с одноступенчатым компрессором и для второй ступени двухступенчатых компрессоров:

.

Для первой ступени аммиачных двухступенчатых компрессоров:

.

Расчетное значение холодопроизводительности компрессорных агрегатов:

где — коэффициент потерь при транспортировке холода;

— коэффициент рабочего времени.

Для °С:

Вт;

Для °С:

Вт;

Для °С:

Вт.

2.7 Расчет и подбор охлаждающих приборов При проектировании охлаждающих систем учитывают следующие требования: поддержание заданных технологическими нормами температурно-влажностных параметров в охлаждаемых объектах (помещениях, аппаратах); обеспечение равномерности температурного влажностного полей по всему охлаждаемому объему; локализация наружных теплопритоков; обеспечение минимальных энергетических затрат; рациональное использование охлаждаемого объема, то есть минимальные потери полезного объема на размещение системы; обеспечение низкой металлоемкости, высокой надежности и безопасности работы системы.

Расчетное значение площади теплопередающей поверхности:

где F — поверхность охлаждения, м2;

К — коэффициент теплопередачи приборов охлаждения, Вт/(м2К);

tпм — температура воздуха в камере, 0С;

t0 — температура кипения холодильного агента, 0С.

После выбора воздухоохладителей следует проверить, достаточна ли объёмная подача Vв установленных вентиляторов:

VВ.р=,

где — тепловая нагрузка на оборудование;

— плотность воздуха, выходящего из воздухоохладителя;

i1-i2 — разность энтальпий входящего и выходящего воздуха в воздухоохладителе.

Для примера, производим расчет батарей камеры № 1 (Экспедиция) с температурой внутри помещения -1 С, lпм = 24 м, bпм = 15 м.

м2,

Подбираем к установке однорядные змеевиковые шести трубные батареи, выполненные из секции СЗГ, СС, СЗХ изготовленные из труб диаметром 382,5, шаг оребрения 20 мм.

Общая длина батареи (Потолок):

lб = 2,75 + 4,5 + 6,0 + 2,75 = 16 м.

Ширина батареи:

bб = 1,5 м.

Площадь теплообмена батареи:

Fб = 29,8 + 51,8 + 69,5 + 29,8 = 180,9 м².

Устанавливаем две потолочные батареи.

Объем испарительной системы:

Vисп= м3.

Для примера, производим расчет воздухоохладителей камеры № 16 (Камера хранения охлажденного мяса) с температурой внутри помещения -1 С, lпм = 36 м, bпм = 18 м.

м2.

Подбираем к установке пять воздухоохладителей марки АВП 0,80/1−12−180. Теплопередающая поверхность 180,7 м². Шаг ребер 12 мм. Производительность вентиляторов 16 500м3/ч. Мощность электродвигателя вентилятора 1,5кВт. Габаритные размеры, м — 2,222,070,86.

Расчетный расход воздуха:

VВ.р= м3/ч.

Все остальные камеры рассчитываются по такому же принципу, значения всех величин приведены в таблице 9.

2.8 Расчёт и подбор основного и вспомогательного оборудования машинного отделения Расчёт холодильного оборудования машинного отделения производится по суммарной тепловой нагрузке, полученной в итоге расчета теплопритоков.

Предпочтительно выбирать однотипное оборудование, либо возможно меньшее число типов однородного оборудования, так как в результате эксплуатация, монтаж и ремонт данного оборудования значительно упрощается.

2.8.1 Расчёт и подбор компрессорных агрегатов Компрессорные агрегаты подбираем по значению требуемой расчетной производительности с учетом целевого назначения, расчетного режима работы и функциональной схемы холодильной установки. Компрессоры рассчитываем и подбираем на каждую температуру кипения по величине расчетной теоретической объемной подачи Vh, м3 /с.

Расчёт и подбор компрессоров, (to=-15 oC)

Цикл одноступенчатого сжатия в диаграмме lgP-i представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 — Цикл одноступенчатого сжатия.

Таблица 10 — Параметры точек цикла R717

Температура конденсации для установок с воздушным охлаждением конденсатора:

°С, где — расчетная температура наружного воздуха.

Температура на диаграмме:

t1 = + 10 = -15 + 10 = -5 °C;

Рассчитываем удельную массовую холодопроизводительность:

q0 = i1' - i4 = 1445 — 385 = 1060 кДж/кг.

Рассчитываем удельную объемную холодопроизводительность:

КДж/м3.

Определяем расход холодильного агента:

кг/с.

Определяем действительный объем пара:

Vд = · V1 = 0,449 · 0,53 = 0,238 м3/с.

Коэффициент подачи компрессора определяем по графику зависимости от степени сжатия Рк/Ро = 6,875. Коэффициент подачи л = 0,82.

Рассчитываем теоретическую объемную подачу:

м3/с, (1044 м3/ч).

Подбираем два одноступенчатых винтовых компрессорных агрегата серии Grasso — SP1 L, с рабочим объемом одного компрессора Vh = 544 м3/ч и мощностью электра двигателя Nэл = 75 кВт каждый.

Пересчет:

Расчетная тепловая нагрузка на компрессор:

кВт.

Определяем фактический расход холодильного агента:

кг/с.

Определяем теоретическую мощность компрессора:

Nт = (i2 — i1) = 0,468 · (1645 — 1465) = 84,24 кВт.

Определяем индикаторную (действительную) мощность компрессора:

кВт.

Определяем эффективную мощность компрессора:

кВт.

Расчетная тепловая нагрузка на конденсатор:

а) действительный с учетом потерь в процессе сжатия:

кВт;

б) теоретический по разности удельных энтальпий в теоретическом цикле:

кВт.

Расчёт и подбор компрессоров, (to=-30 oC)

Цикл одноступенчатого сжатия в диаграмме lgP-i представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 — Цикл двухступенчатого сжатия.

Таблица 11 — Параметры точек цикла R717

Температура конденсации для установок с воздушным охлаждением конденсатора:

°С, где — расчетная температура наружного воздуха.

Промежуточное давление в цикле двухступенчатого сжатия определяется по формуле:

МПа.

Температуры на диаграмме:

t1 = + 10 = -30 + 10 = -20 °C;

t3 = + 5 = 1 + 5 = 6 °C;

t6 = + 5 = 1 + 3 = 4 °C.

Рассчитываем удельную массовую холодопроизводительность:

q0 = i1' - i6' = 1425 — 220= 1205 КДж/кг.

Рассчитываем удельную объемную холодопроизводительность:

КДж/м3.

Определяем расход холодильного агента в нижней ступени:

кг/с.

Определяем расход холодильного агента в верхней ступени:

кг/с.

Определяем действительный объем пара:

= · V1 = 0,245 · 1,0 = 0,245 м3/с,

= · V3 = 0,311 · 0,28 = 0,087 м3/с.

Коэффициент подачи компрессора:

Низкая ступень: Рm/Р0 = 3,632. Коэффициент подачи лнс = 0,88.

Высокая ступень: Рк/Рm = 3,634. Коэффициент подачи лвс = 0,88.

Рассчитываем теоретическую объемную подачу:

м3/с, (1000,8 м3/ч),

м3/с, (352,8 м3/ч).

Подбираем один двухступенчатый винтовой компрессорный агрегат серии Grasso — SP2 R:

На низкую ступень компрессор серии Grasso — SP2 R, LP-R, с рабочим объемом одного компрессора Vh = 1040 м3/ч и мощностью электра двигателя Nэл = 75 кВт каждый.

На высокую ступень два компрессора серии Grasso — SP2 R, НP-G, с рабочим объемом одного компрессора Vh = 372 м3/ч и мощностью электра двигателя Nэл = 75 кВт каждый.

Пересчет:

Расчетная тепловая нагрузка на компрессор:

кВт.

Определяем фактический расход холодильного агента в нижней ступени:

кг/с.

Определяем фактический расход холодильного агента в верхней ступени:

кг/с.

Определяем теоретическую мощность компрессора:

= (i2 — i1) = 0,254 · (1585 — 1450) = 34,29 кВт;

= (i4 — i3) = 0,322 · (1635 — 1475) = 51,52 кВт.

Рассчитываем действительную мощность компрессора:

кВт;

кВт.

Определяем эффективную мощность компрессора:

кВт;

кВт.

Расчетная тепловая нагрузка на конденсатор:

а) действительный с учетом потерь в процессе сжатия: