Расчет системы активного вентилирования хранилища продуктов растительного происхождения

              ледники и ледяные склады, охлаждаемые льдом;

              холодильники с регулируемой газовой средой.

Исходя из условий задачи, мы в дальнейшем будем  более подробно рассматривать стационарные хранилища с принудительной вентиляцией по методу активного вентилирования

Стационарные хранилища различают по:

              назначению;

              вместимости;

              планировке;

              строительно-конструктивным особенностям;

              способам размещения продукции;

              системам регулирования условий хранений;

              механизм загрузки и выгрузки;

              экономическим показателям

Хранилища могут быть многосекционными, их компонуют из унифицированных секций вместимостью ( в условиях данной задачи) – для моркови – 1000 т.

Так как хранилище находится в районе с расчетной зимней температурой воздуха - 30°С, то мы должны выбрать хранилище полузаглубленного или заглубленного типа.

(если бы расчетная зимняя температура не превышала - 20°С, то лучше было бы выбрать хранилище наземного типа).

При выборе конструкций ворот и дверей хранилищ стремятся добиться надежной теплоизоляции. Полы в крупных хранилищах делают бетонные  или асфальтированные. Перекрытия хранилищ делают совмещенными и раздельными. В перекрытиях совмещенной конструкции железобетонные плиты и изоляция не разделены (т.е. чердачное помещение отсутствует). Эти перекрытия более просты в строительстве, однако при этом в помещении верхний слой продукции в зимний период часто отпотевает, что вынуждает установить дополнительные отопительно-циркуляционные установки.

Наиболее важными в технологическом отношении являются системы вентиляции, искусственного охлаждения.

Системы вентиляции хранилищ  подразделяют на естественную и принудительную, выделяя разновидность принудительной – активное вентилирование.

В нашем случае в стационарном хранилище осуществляется активное вентилирование

При активном вентилировании воздух подают снизу вверх через насыпь продукции, равномерно омывая каждый ее экземпляр. В результате этого удается быстро получить оптимальный тепловой режим, поддерживать во всех точках штабеля равные температуры, влажность и газовый состав. Продукция не отпотевает и не разогревается. Все это позволяет увеличить высоту загрузки и сроки хранения.

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ

Методика теплотехнического расчета системы активного вентилирования основана на термодинамической теории тепловлажностных процессов, протекающих внутри штабеля хранимой продукции. По этой методике интенсивность вентиляции для периода охлаждения плодов и овощей рассчитывают по отдельным фазам с учетом непрерывного изменения температуры воздуха, поступающего в хранилище и удаляемого из него по мере охлаждения штабеля продукции.

Обычно принимают продолжительность одной фазы tф = 5 сут. при охлаждении овощей (  tф = 10 сут. при охлаждении картофеля).

Охлаждение по фазам проводят с постепенным снижением конечной температуры охлаждаемой продукции до температуры хранения. Удельную подачу вентилируемого воздуха (V) для заданной продолжительности фазы охлаждения продукции tф (ч) определяют по формуле :

V = (1000*c*eф*eд/tф*ep*r*cв*c) ln[(t1-tп)/(t2-tп) ]

где с – массовая теплоемкость продукта, кДж/кг*К;

eф – коэффициент, учитывающий физиологическую теплоту, выделяемую продукцией (теплота дыхания)

eф=1+[ qф/(1000*с* ( t1-t2 ) ]

qф – общая физиологическая теплота, выделяемая продукцией за данную фазу охлаждения, кДж/кг

qф = (3,6[0,93-0,13*в*( t1-t2 ) ](ев1- ев2)q0*tф)/[в*( t1-t2 ) ]

где в – температурный коэффициент скорости дыхания, 1/°С

q0 – удельная теплота дыхания продукции при 0°С Вт/т

t1,t2 – начальная и конечная для данной фазы температура охлаждаемой продукции, °С. Обычно их определяют по суточному графику изменения температуры наружного воздуха в осенние месяцы (сентябрь – ноябрь) и рассчитывают среднюю температуру воздуха для каждой фазы охлаждения.

В расчетах среднюю температуру воздуха для каждой фазы охлаждения выбирают самостоятельно. При этом средние начальные и конечные температуры охлаждения продукции фаз охлаждения рассчитывают по формулам (условное разбиение):

а) для 3-х фаз: 1-ая фаза t11 = t1

                                                                      t21 = t1*0.7

                           2-ая фаза t12 = t21

                                             t22 = t1*0.4

                           3-ая фаза t13 = t22

                                             t23 = t2

(Так же есть формулы для расчета температур для четырех фаз охлаждения, но в условиях данной задачи они нас не будут интересовать.)

Количество и длительность периодов охлаждения принимают по табличным данным и нормируемым значениям tф = 5 сут. для овощей и фруктов (tф = 10 сут для картофеля). Длительность последнего периода не должна быть больше 2tф (нормируемых).

eд – коэффициент учитывающий дополнительные источники теплоты

eд= 1+ (3,6к0*А0*e0(tнф-0,5(t1+t2))* tф+mm*cm*(t1-t2))/1000c*(t1-t2)

где к0 – средневзвешенный коэффициент теплопередачи через ограждения, Вт/(м2К).

к0= (кст*Аст + кпок*Апок*en)/А0

кст кпок – коэффициенты теплопередачи через ограждения соответственно Вт/(м2/К) (их значения определяются по таблице №11); 

Аст, Апок – удельные площади поверхности стен и покрытия (площадь стен или покрытия, отнесенная к единице массы продукции), м2/т;

en – коэффициент учитывающий теплопередачу через пол. Для хранилищ с внутренней шириной 18 м при активном вентилировании en = 0,75; 

А0 – приведенная удельная площадь поверхности всех ограждений хранилища, м2/т

А0= (2(В+L)*(h/eu) + В*L*en)/M

где B, L – ширина и длина хранилища, м2;

h – максимальная высота штабеля, м;

eu – коэффициент использования высоты хранилища;

М – полная вместимость хранилища, т;

e0 = 0,65 – коэффициент теплопритоков через ограждения, показывающий какая часть из них переходит к вентиляционному воздуху (принимают для активного вентилирования воздуха за данную фазу охлаждения продукции, 0C;

mm – удельная масса тары, кг/т, (можно принять для деревянной тары mm = 150 кг/т , для металлической mm = 300 кг/т);

ст – массовая теплоемкость тары, кДж/(кг*К), для деревянной тары ст = 2,6 кДж/(кг*К), для металлической – 0,46  кДж/(кг*К);

er - коэффициент рабочего времени вентиляторов, определяемый по формуле

er = (tс/24)

где tс – среднее число работы вентиляторов в сутки, ч;

r - плотность воздуха при температуре приточного воздуха tп в данной фазе охлаждения, кг/м3

r = 346/(273 + tп)

где с – удельная изобарная теплоемкость воздуха, кДж/(кг*К), (принять равной 1,0 КДж/кг*К);

c - коэффициент, учитывающий тепловой эффект испарительного охлаждения продукции (для интервала температур от –2 до + 13°С)

c = (41,6 - tп)/(24,4 - tп)

ТАБЛИЦЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА:

Табл. № 1

Табл. № 2

Табл. №3

РАСЧЕТ КУРСОВОГО ПРОЕКТА:

ВАРИАНТ № 6

Расчет производится по 3-ем фазам охлаждения:

1-ая ФАЗА:

1.                 1.              находим средние начальные и средние конечные температуры для первой фазы:

По таблице № 2 , при расчетной зимней температуре = - 30°С определяем значения t1, t2, t (продолжительность полного периода охлаждения) для моркови:

t1 = 10°С, t2 = 0°С, t = 16 ( 3 фазы)

Обычно принимают период одной фазы при хранении моркови t = 5 сут. Тогда принимаем, по условному разбиению, что

t (первой фазы)=  5 суткам.

t11 = t1= 10°C

t21 = t1*0.7= 10*0.7=7°C

      2. находим qф (общую физиологическую теплоту,         выделяемую продукцией за данную фазу охлаждения, кДж/кг)

По таблице 1 определяем температурный коэффициент скорости дыхания (в) , удельную теплоту дыхания при 0°С (g0), затем по формуле находим qф

qф = (3,6[0,93-0,13*в*( t1-t2 ) ](ев1- ев2)q0*tф)/[в*( t1-t2 ) ]

qф = (3,6[0,93-0,13*0,1319*(10 -7 ) ](е0,1319*10- е0,1319*7)13,5*10-3* 5*86400)/[0,1319*( 10-7 ) ] = 56496 (кДж/кг)

3.      3.   находим  eф (коэффициент учитывающий физиологическую теплоту) по формуле, при с = 3,73 (из таблицы № 1)