МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ

Кафедра «Холодильная техника»

ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАВНОВЕСНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ОХЛАЖДАЕМОМ ПОМЕЩЕНИИ ( НА ПРИМЕРЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРИЛАВКОВ И ШКАФОВ )

Методические указания к лабораторной работе для студентов специальностей 140504, 190603 и направления 140500

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая лабораторная работа посвящена изучению и закреплению знаний студентов по разделу "Типы холодильных установок, холодильников, параметры охлаждающей среды” курса “Холодильные установки”. В то же время, в той или иной степени, рассматриваются отдельные вопросы разделов: "Изоляция охлаждаемых помещений", "Расчет теплопритоков в охлаждаемые помещения”, “Способы охлаждения помещений и аппаратов", "Малые холодильные установки". Студенты также знакомятся с оборудованием лабораторного стенда и его приборами, методикой проведения исследований, с различными производственными ситуациями по установлению температуры воздуха в охлаждаемом помещении.

При включении холодильной машины в охлаждаемом помещении устанавливается температура ниже температуры наружного (окружающего помещение) воздуха. Тогда внутрь помещения начнут проникать теплопритоки через наружные ограждения , при этом от продуктов (грузов), располагаемых в охлаждаемом помещении, будет отводиться теплоприток . Кроме того, при эксплуатации охлаждаемого помещения в него будут проникать теплопритоки , вносимые при открывании дверей и выделяемые различными источниками, находящимися внутри помещения (от людей, от осветительных приборов, от двигателей и др.). Все эти теплопритоки должны быть отведены испарителем холодильной машины ( ). В установившемся состоянии наступит равенство подводимых в камеру теплопритоков и отводимых испарителем, т.е. при балансе:

При наступлении равновесия между теплопритоками и теплоотводом в камере установится определенная температура, называемая равновесной температурой.

Рассмотрим наиболее простой случай, когда внутрь охлаждаемого помещения проникают только наружные теплопритоки . Такое допущение вполне реально. Например, если в камеру хранения положили охлажденные или замороженные грузы, имеющие температуру , то от них теплопритока не будет. Не будет теплопритока от грузов и в случае, если это камера длительного хранения, куда грузы заложены уже давно и их температура стала равна температуре в охлаждаемом помещении. Исключение составляют плоды и овощи, которые при хранении (при температуре выше температуры замерзания) выделяют теплоту "дыхания".

При закрытых дверях в камеры не будут поступать теплопритоки, вызванные открыванием дверей, а специальные камеры для хранения продуктов в регулируемой газовой среде вообще открываются редко и доступ в них людей возможен только в специальном противогазе, защищающем органы дыхания. При отсутствии людей в камерах освещение должно выключаться, следовательно, теплопритока от освещения не будет. Поэтому возможно (для простоты) принять, что . Для ограждения, не подверженного действию солнечной радиации:

(1)

Холодопроизводительность испарителя:

(2)

Из уравнений (1) и (2) следует, что равновесная температура воздуха в охлаждаемом помещении:

, (3)

где: , - коэффициенты теплопередачи наружного ограждения камеры и охлаждающего прибора (батареи, воздухоохладителя) соответственно, ;

, - площади поверхностей наружных ограждений охлаждаемого помещения и охлаждающих приборов соответственно, ;

- температура рабочего тела (кипения хладагента) в приборах охлаждения, .

Наличие других (кроме ) теплопритоков приведет к повышению температуры в охлаждаемом помещении. При этом установится равновесная температура:

(3а)

Холодильные установки работают при переменных внешних условиях, поэтому рассматриваемое равновесие является временным явлением. Соответствующие преобразования уравнения (3) приводят к выводу, что температура воздуха в охлаждаемом помещении в общем виде устанавливается на уровне:

Выполнение работы рассчитано на 4 часа. При этом значительная часть расчетов и оформление работы проводится во внеаудиторное время (в аудитории, библиотеке, дома).

В содержание отчета должно входить:

- титульный лист

- оформленные журнала наблюдений; расчеты; построенные на их основе графики зависимостей , , , ; выводы об установлении , , коэффициента рабочего времени машины ; проведенные сравнения расчетных и наблюдаемых в лабораторной работе величин;

- умение ответить на поставленные вопросы.

Порядок выполнения работы

УСТРОЙСТВО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторный стенд смонтирован на базе холодильного низкотемпературного прилавка ПХН-1-0,4 М с холодильной машиной. Стенд включает потенциометр КСП-4 многоточечный, инструмент, приборы КИП.

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ХОЛОДИЛЬНОГО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРИЛАВКА

Прилавок ПХН-1-0,4 М предназначен для кратковременного хранения и продажи непосредственно из него предварительно замороженных продуктов в продовольственных магазинах и имеет следующую техническую характеристику:

- средняя температура за цикл в центре охлаждаемого объема (при температуре окружающего воздуха не более 32°С и его относительной влажности не более 55%) °С____________________________________- 13;

- номинальный внутренний объем, м³_________________________0,4;

- максимальная одновременная загрузка продуктов, кг___________80;

Характеристика холодильного агрегата:

- тип_________________________________________________ВН 400;

- холодопроизводительность, Вт_____________________________410;

- расположение____________________________________встроенный;

- холодильный агент_____________________________R134а или R22 ;

- ток______________________________________________трехфазный;

- установленная мощность, Вт, не более_______________________411;

• коэффициент рабочего времени холодильного агрегата, не более

________________________________________________________0,75;

- оттаивание испарителя автоматическое, с помощью трубчатого электронагревателя мощностью, Вт_____________________________400;

- масса, кг, не более_______________________________________210.

Описание конструкции прилавка

Прилавок холодильный низкотемпературный (рис. 1) состоит из холодильной камеры и машинного отделения.

Холодильная камера представляет собой короб, внутренняя обшивка которого выполнена из листового алюминия. Наружные обшивки прилавка выполнены из листовой стали, окрашенной в белый цвет. Между наружными обшивками и внутренним коробом уложен теплоизоляционный материал ПСБ-С. Изоляционный материал окрашен с обеих сторон битумом толщиной по 1 мм для уменьшения возможности его увлажнения.

Рис. 1. Продольный разрез прилавка холодильного низкотемпературного ПХН-1-0,4 М:

1 – машинное отделение; 2 – поддон; 3 – воздухоохладитель; 4, 5 – манометры; 6 - термометр наружного воздуха; 7 – манометрический термометр; 8 – створки раздвижные; 9 – потенциометр КСП-4; 10 – холодильная камера; 11 – решетки для продуктов; 12 – щитки воздуховодов; 13 – теплоизоляция; 14 – термореле ТР-1-02Х.

Доступ в камеру осуществляется сверху через две раздвижные створки. Машинное отделение с трех сторон имеет легкооткрывающиеся решетки. Внутри машинного отделения установлен холодильный агрегат и при боры автоматики. Температура в охлаждаемом объеме поддерживается на расчетном режиме работой холодильной машины (рис. 2), которая состоит из холодильного агрегата, испарителя, терморегулирующего вентиля, конденсатора.

Циркуляция охлажденного воздуха в объеме камеры - искусственная.

Автоматическое управление работой холодильного агрегата осуществляется с помощью термореле TP-I-02X. Для контроля температуры в объеме камеры предусмотрен манометрический термометр, смонтированный на стенке с наружной стороны прилавка.

Оттаивание инея с испарителя осуществляется трубчатым электронагревателем, а автоматическое управление оттаиванием испарителя осуществляется реле времени и температуры РВТ 12/24. Конденсат из испарителя стекает в поддон, расположенный в машинном отделении. Дальнейшее удаление влаги из поддона необходимо производить в какую-либо емкость не реже одного раза в сутки.

Рис. 2. Схема холодильной Рис. 3. Конструкция наружного

машины: ограждения прилавка:

1 – компрессор холодильного 1 – алюминиевый лист;

агрегата; 2 – вентиль двуххо- 2 – теплоизоляция;

довой; 3,7 – манометры; 3 – слой пароизоляции(битум);

4 – испаритель(воздухоохла- 4 – стальной лист.

дитель); 5 – вентилятор с дви-

гателем воздухоохладителя;

6 – вентиль терморегулирую-

щий 22ТРВ-0,6В; 8 – конден-

сатор; 9 – вентилятор с двига-

телем конденсатора; 10 - ресивер.

Холодильный агрегат ВН 400

Агрегат холодильный герметичный поршневой низкотемпературный ВН 400 является частью холодильной установки и располагается в машинном отделении. Холодильная установка работает нормально при температуре окружающего воздуха от -5 до +45°С.

Техническая характеристика агрегата:

- холодопроизводительность номинальная (при температуре кипения хладагента -35°С и температуре окружающего воздуха +20°C), Вт____410;

- компрессор:

тип__________________________________герметичный поршневой;

число цилиндров N , шт.____________________________________2;

диаметр цилиндров Dц, м________________________________0,036;

ход поршня S , м________________________________________0,018;

синхронная частота вращения вала n , с^-1______________________25;

- конденсатор:

тип__________________ребристо-трубный воздушного охлаждения;

площадь поверхности охлаждения, м²________________________2,2;

- воздухоохладитель:

тип________________________________________ребристо-трубный;

площадь поверхности F_o, м²_______________________________4,33;

- ресивер вертикального типа емкостью, м³_________________0,0014;

- электродвигатель компрессора мощностью, N_ДВ.К, Вт__________370;

- электродвигатель вентилятора мощностью N_{ДВ. В}, Вт___________30.

Потенциометр КСП-4

Потенциометр КСП-4 многоточечный предназначен для измерения температуры воздуха в камере, на поверхности ребер и на поверхности трубок воздухоохладителя. В качестве датчиков применяются хромель-копелевые термопары.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

1. Изучите устройство изолированного ограждения. Для этого откройте крышку прилавка над воздухоохладителем. Измерьте штангенциркулем толщину составляющих элементов изолированного ограждения (стенки): стального листа, алюминиевого листа, теплоизоляции (рис. 3). Примите, что толщина слоя пароизоляции (битума) с каждой стороны изоляции составляет по 0,001 м. Познакомьтесь с материалами, их структурой, свойствами. Результаты запишите в журнал наблюдений (табл. 1) в колонки 3 и 5. При этом учтите "Описание конструкции прилавка”. Используя приложение 1, впишите в табл. 1, колонку 7 значения коэффициентов теплопроводности материалов.

Для простоты проведения лабораторной работы и расчетов примите, что все ограждения, в том числе покрытие (створки) и днище прилавка, однотипны, и их конструкции соответствуют рис. 3. Следовательно, размеры элементов конструкций такие же, как у стенки.

2. Нарисуйте схему, как на рис. 4. Определите наружные размеры А, В, С, Д, Е (в метрах) наружного ограждения и запишите на схеме значения снятых размеров.