Šaldymas

ĮVADAS

18 a. ledai buvo gabenami iš šiaurinių rajonų į pietinius.

1834 m. Perkinsas sukūrė šaldymo mašiną, kurios darbo principais naudojamasi ir dabar.

Šalčio gamyba sudarė naujas galimybes maisto produktų laikyme.

Šaldytų produktų vartojimas kasmet padidėja apie 10 %. Pagrindinę šaldytų produktų dalį sudaro vaisiai, daržovės, įvairūs kremai, mėsa ir jos produktai, pusgaminiai, o taip pat šaldymas labai pplačiai naudojamas ir konditerijoje.

Šiame darbe yra projektuojama boksinė šaldymo kamera skirta daržovių pusfabrikačiams šaldyti. Darbe trumpai aprašomas šalčio poveikis biologiniams objektams, šaldymo technologijos, įrengimai.

Perskaičius šį darbą galite lengvai įsivaizduoti kaip atrodys boksinė šaldymo kamera ir prie kokių sąlygų bus laikoma produkcija.

1.ŠALČIO POVEIKIS BIOLOGINIAMS OBJEKTAMS, ŠALDYMO REŽIMŲ PAGRINDIMAS

Maisto produktų konservavimas šalčiu – labai senas konservavimo būdas, kurį žmonės taikė prieš daug šimtmečių (kiek leido gamtinės sąlygos) ir vienas geriausių maistinės vertės išsaugojimo būdų. Žemesnėje (+10  -1oC) temperatūroje laikomuose augaliniuose ir ggyvuliniuose produktuose nustoja vystęsi mikroorganizmai, sulėtėja fermentiniai ir fizikiniai bei cheminiai procesai, tačiau jų poveikis gana ryškus. Bet kokie mikroorganizmai nustoja augti –10  -12 oC temperatūroje. Tada maisto produktai negenda.

Mikrobai ypač greitai dauginasi gyvūninės kilmės produktuose. Skverbdamiesi gilyn įį mėsą, jie sukelia gedimo procesus. Žemoje temperatūroje mikroorganizmų skverbimasis į gilesnius mėsos sluoksnius sulėtėja.

Mėsos paviršiuje esančios bakterijos pakeičia ne tik jos spalvą, bet ir kvapą bei skonį. Tačiau dėl to mėsos produktai dažniausiai nebūna nuodingi ir juos dar galima naudoti.

Iš pasterizuoto pieno pagamintoje varškėje dažniausiai būna pieno rūgšties bakterijų. Šį produktą laikant šaltyje, juose gali veistis ir pelėsiniai grybai, mielės ir Psiaudomonas – Achromobacter psichrofilai.

Mikroorganizmai skirtingai reaguoja į minusinę temperatūrą. Jų atsparumas neigiamai temperatūrai priklauso nuo: temperatūros, jos žemėjimo greičio ir poveikio trukmės.

Žema temperatūra turi įtakos ne tik mikroorganizmų augimui ir dauginimuisi, bet ir kitiems juose vykstantiems fiziologiniams procesams.

Žema temperatūra naikina pelėsinius grybų sporas ir juo žemesnė temperatūra, juo daugiau jų žūva.

Užšaldant maisto produktus, sudaromos palankios sąlygos juos ilgai llaikyti, nes sustabdomi mikrobiologiniai procesai ir itin sulėtėja fermentacinės bei cheminės reakcijos. Tačiau šaldytų produktų kokybiniai rodikliai yra šiek tiek prastesni negu šviežių, nes, kristalizuojantis vandeniui, mechaniškai pažeidžiami audinių morfologiniai elementai.

Kai laikymo temperatūra –25  -30 oC, nedideli jos svyravimai kristalų augimui didesnės įtakos neturi. Taigi ledo rekristalizacijos nepageidautinos pasekmės gali būti kur kas mažesnės, jei pavyksta produktus laikyti žemoje ir stabilioje temperatūroje.

Užšaldytuose produktuose geriau negu kitais būdais konservuotuose išsaugomi pagrindiniai komponentai, nuo kurių priklauso produktų maistinė vertė, pavyzdžiui, vvitaminai ir kt. užšaldytų produktų organoleptiniai rodikliai, t.y. skonis, aromatas, spalva, išvaizda, beveik nesiskiria nuo šviežių. Ypač efektyviai šiuo būdu konservuojami pusfabrikačiai.

Greitas tešlos užšaldymas stabdo iš jos pagamintų produktų senėjimą. Produktai nesensta -18 oC ir žemesnėje temperatūroje. Tai aiškinama tuo, kad nesikristalizuoja angliavandeniai.

Nors konservavimas šalčiu turi daug privalumų, tačiau ir laikomi užšaldyti produktai genda, prastėja jų kokybė, dėl nuodžiuvos mažėja jų masė, yra vitaminai ir kt.

Produktuose, kuriuose yra riebalų, gedimo reiškiniai vyksta itin sudėtingai. Dažnai kartu plėtojasi įvairūs cheminiai, biologiniai ir fermentiniai procesai ir susidaro tokie pat tarpiniai ar galutiniai irimo produktai.

Užšaldytos mėsos riebalų oksidacijos mastas gali būti įvairus. Tai priklauso nuo mėsos rūšies, riebalų sustingimo temperatūros, apdorojimo technologijos pobūdžio ir kt.

Fermentinių pakitimų eiga priklauso nuo užšaldytų produktų cheminės sudėties, savybių ir laikymo sąlygų. Esant neigiamoms temperatūroms, fermentai laikinai praranda aktyvumą.

Kartu su difunduojančia drėgme pasišalina ir aromatinės medžiagos.

Mėsos konsistencija ir sultingumas priklauso nuo raumens baltymų būklės. Šaldytoje mėsoje vyksta sudėtingi procesai, dėl kurių ne tik pagerėja mėsos konsistencija, bet ir geriau išsilaiko vanduo. Pusgaminiams iš maltos mėsos gaminti negalima vartoti užšaldytos mėsos, kadangi gaminių paviršiuje po tam tikro laiko pradeda intensyviai daugintis mikroflora, nes atšildomos mėsos paviršius sudrėksta nuo išsiskyrusių sulčių.

Užšaldytą varškę galima laikyti ilgai, tačiau jos baltymų ssavybės, iš dalies ir struktūra, vandens sulaikymo geba ir biologinė vertė užšaldant gali pakisti. Tokių pakitimų pobūdis daugiausiai priklauso nuo užšaldymo greičio.

[2. – 52-62p.]

2. ŠALDYMO TECHNOLOGIJŲ IR ĮRENGIMŲ APŽVALGA

Pats paprasčiausias šaldymas yra šaldymas ledu, sniegu, agregato būklės pasikeitime. Tirpimui sunaudojama daug šilumos – 335 kJ/kg prie atmosferinio slėgio. Taip patalpos oro temperatūrą galima sumažinti ir palaikyti 5 – 8 °C. Žemesnes temperatūras galime išgauti naudojant ledą ir druskas. Šiuo atveju šiluma naudojama ledo ir druskų tirpinimui. Naudojant druskas ir ledą galima pasiekti temperatūras iki –21,2 °C. tačiau dideli druskų kiekiai sukelia įrangos koroziją.

Plačiai naudojamas šaldymas sausu ledu.

Plačiausiai naudojamas mašininis šalčio gaminimo būdas. Jo privalumai prieš kitus šalčio gaminimo būdus:

 lengva automatizuoti;

 paprastas aptarnavimas;

 galimybė gauti reikiamas temperatūras, tame tarpe ir žemas.

Plačiausiai naudojamas šalčio gamybai skysčio virimas, tai pat gali būti naudojamas dujų išsiplėtimas, žemas temperatūras galima sukurti ir termoelektriniu būdu.

Šaldymo įrenginių, naudojamų šilumos atėmimui iš šaldomojo objekto ir perduodančiu šilumą aplinkai, visuma vadinama šaldymo sistema. Pagal šilumos atėmimo būdą būna tiesioginio šaldymo sistemos (šaldymo įtaisuose verda šaldymo agentas) ir netiesioginio šaldymo sistemos (tirpalinės, kai šaldymo įtaisuose cirkuliuoja tirpalas).

Pagal veikimo principą šaldytuvai skirstomi į:

 šaldančius atšaldytu oru;

 šaldančius atšaldytu mišiniu;

 šaldančius kontaktiniu būdu;

 šaldančius skysčiu;

 šaldančius greitai garuojančiu skysčiu;

 šaldančius giliu vakuumu.

Apskaičiavus objekto šaldymo srautą, parenkama šaldymo sistemos sschema. Sprendžiama kokią objekto šaldymo schema bus naudojam. Parenkamas šaldymo agentas, nustatomas koks bus kondensatoriaus aušinimo agentas.

Konkretūs technologiniai sprendimai priimami atlikus technologinius – ekonominius kelių alternatyvų variantų analizę.

Šaldytuvų šaldymo įranga susideda iš kompresoriaus, kondensatoriaus, garintuvo bei reikalingo ilgio vamzdynų. Ši įranga parenkama atlikus tam tikrus projektavimo skaičiavimus.

[1. – 5-8p.]

3. PROJEKTUOJAMO ŠALDYTUVO PATALPOS PAGRINDIMAS, PRODUKTŲ PAKROVIMO IŠKROVIMO TECHNOLOGIJOS PAGRINDIMAS BEI ĮRENGIMŲ PARINKIMAS; KAMEROS SCHEMA, ATITVARŲ KONSTRUKCIJOS IR MEDŽIAGŲ PARINKIMAS

3.1. Apskaičiuojame produkcijos masę, kuri bus sutalpinama į 50 m3 kameros boksą:

čia  – produkcijos tankis,

ž.ž. = 750 kg/m3 (žaliųjų žirnelių);

ž.k. = 600 kg/m3 (žiedinių kopūstų);

s.p. = 550 kg/m3 (saldžiosios paprikos);

š. = 500 kg/m3 (špinatų);

V – kameros bokso tūris.

= = 37500 kg;

= 600  50 = 30000 kg;

= 550  50  27500 kg;

= 500  50  25000 kg.

3.2. Pasirenkame standartinį europadėklą, kurio išmatavimai tokie: 0,8×1,2×0,14 m.

3.3. Pasirenkame dėžės išmatavimus: 0,4×0,3×0,3 m.

3.4. Paskaičiuojame dėžės tūrį:

Vdėž = 0,4  0,3  0,3 = 0,036 m3.

3.5. Paskaičiuojame kiek kg produkcijos tilps į vieną dėžę:

m = Vdėž  ,

čia Vdėž – dėžės tūris, m3;

 – produkcijos tankis

mž.ž = 0,036  750  27 kg;

mž.k. = 0,036 600  21,6 kg;

ms.p. = 0,036  550  19,8 kg;

mš. =

0,036  500  18kg.

3.6. Paskaičiuojame padėklo tūrį:

Vpad = Vdėž  ndėž = 0,036  32 = 1,15 m3,

čia ndėž – dėžių skaičius.

3.7. Paskaičiuojame europadėklų skaičių viename kameros bokse:

 ,

čia V – bokso tūris, m3;

Vpad. – padėklo tūris, m3.

  43,5.

Priimame, kad reikės 44 europadėklų vienam kameros boksui.

3.8. Suprojektuojame gilaus šaldymo kamerą, kuri padalinta į 4 boksus atskirai produkcijai laikyti. Boksuose produkcija laikoma –30 °C. Vieno bokso matmenys tokie: 11,4 x 5,4 x 5,0 m.

Prie bokso šoninių sienų įįrengiami 3 aukštų stovai-lentynos. Vienas stovas-lentyna talpina 24 padėklus po 8 viename aukšte. Kitas – 21 padėklą po 7 viename aukšte.

3.9. Pakrovimas ir iškrovimas vykdomas elektrokaru.

3.10. Sienas ir stogą konstruojame iš vokiškos izoliacinės medžiagos, kurios vidus užpildytas putų polistirolo plokštėmis ir apkalta lentelėmis.

Grindys daromos iš dviejų betono sluoksnių, o tarp jų 10 cm pločio putų polistirolo sluoksnis. Kad grindys netaptų slidžios prieš įeinant į boksą įrengiama pereinamoji patalpa, kurios temperatūra priklauso nuo aplinkos oro temperatūros, bet bus apie 5°C.

3.10. Kameros sschema:

4. ŠILUMOS PRITEKĖJIMŲ SKAIČIAVIMAS IR ŠALČIO POREIKIO NUSTATYMAS

4.1. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus per visas statybines konstrukcijas:

Qi = Q’1 + Q’2 + Q’3 + Q’4 + Qlubų + Qgrindų, (1)

čia Q1,2,3,4 –per kamerų sienas pratekantis šilumos kiekis, W;

Qlubų – per lubas ppratekantis šilumos kiekis, W;

Qgrindų – per grindis pratekantis šilumos kiekis, W.

[1. – 20p.]

4.1.1. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus per pirmą sieną:

Q’1 = k • F1(tapl – tkam),

čia k – sienos, per kurią patenkančią šilumą skaičiuojame, šilumos perdavimo koeficientas, k = 0,122 W/(m2K); [iš prospekto]

F1 – sienos šilumos perdavimo paviršius, F1 = 57 m2;

tapl – šilčiausio vasaros mėnesio vidutinė temperatūra, tapl = 18 °C;

tkam – kameros temperatūra, tkam = -30 °C.

Q’1 = 0,122 • 57 (18 – (- 30)) = 333,8 W.

[1. – 11p.]

III ir IV boksų pirmą sieną skaičiuojam šilumos pritekėjimam dėl temperatūrų skirtumo ir saulės radiacijos:

Q’1 = k • F1 • t,

čia k – sienos, per kurią patenkančią šilumą skaičiuojame, šilumos perdavimo koeficientas, k = 0,122 W/(m2K); [iš prospekto]

F1 – sienos šilumos perdavimo paviršius, F1 = 57 m2;

t – perteklinis temperatūrų skirtumas, t = 3,2 °C. [2. – 5 lent.]

Q’1 = 0,122 • 57 • 3,2 = 22,3 W.

[1. – 12p.]

4.1.2. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus per antrą sieną:

Q’2 = k • F2 (tg.k. – tkam),

čia k – sienos, per kurią patenkančią šilumą skaičiuojame, šilumos perdavimo koeficientas, k = 0,240 W/(m2K); [iš prospekto]

F2 – sienos šilumos perdavimo paviršius, F2 = 27 m2;

tg.k. – gretimos kameros temperatūra kkai ji yra tuščia, priimu, kad tg.k. = 10 °C;

tkam – kameros temperatūra, tkam = -30 °C.

Q’2 = 0,240 • 27 (10 – (- 30)) = 259,2 W.

[1. – 11p.]

4.1.3. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus per trečiąją sieną:

Q’3 = k • F3 (tg.k. – tkam),

čia k – sienos, per kurią patenkančią šilumą skaičiuojame, šilumos perdavimo koeficientas, k = 0,240 W/(m2K); [iš prospekto]

F3 – sienos šilumos perdavimo paviršius, F3 = 57 m2;

tg.k. – gretimos kameros temperatūra kai ji yra tuščia, priimu, kad tg.k. = 10 °C;

tkam – kameros temperatūra, tkam = -30 °C.

Q’3 = 0,240 • 27 (10 – (- 30)) = 547,2 W,

[1. – 11p.]

4.1.4. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus per ketvirtą sieną:

Q’4 = k • F4 • t,

čia t – temperatūrų skirtumas kameros ir gretimos nešildomos patalpos, kuri susisiekia su aplinkos oru.

t = (tapl – tk) • 0,7 = (18 – (- 30)) • 0,7 = 33,6 oC,

k – sienos, per kurią patenkančią šilumą skaičiuojame, šilumos perdavimo koeficientas, k = 0,122 W/(m2K); [iš prospekto]

F4 – sienos šilumos perdavimo paviršius, F4 = 27 m2.

Q’4 = 0,122 • 27 • 33,6 = 110,7 W.

[1. – 11p.]

4.1.5. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus per lubas:

Qlubų = k • Flubų • ts,

k – llubų, per kurias patenkančią šilumą skaičiuojame, šilumos perdavimo koeficientas, k = 0,122 W/(m2K); [iš prospekto]

Flubų – sienos šilumos perdavimo paviršius, Flubų = 61,56 m2;

ts – perteklinis temperatūrų skirtumas, ts=14,9 oC šviesus ruberoidas. [1-5 lent.]

Qlubų = 0,122 • 61,56 •14,9 = 111,9 W.

[1. – 12p.]

4.1.6. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus per grindis:

Qgrindų = k • Fgrind. (tgr. – tkam),

k – grindų , per kurias patenkančią šilumą skaičiuojame, šilumos perdavimo koeficientas, k = 0,6 + 0,08 + 0,6 = 1,28 W/(m2K);

Fgrindų –grindų šilumos perdavimo paviršius, Fgrindų = 61,56 m2;

tgr – grindų temperatūra, tgr = 3 oC;

tkam – kameros temperatūra, tkam = -30 °C.

Qgrindų = 1,28 • 61,56 (3 – (- 30)) = 2600,3 W.

[1. – 13p.]

4.1.7. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus per visas statybines konstrukcijas pagal 1 formulę:

I ir II boksuose:

Qi = 333,8 + 259,2 + 547,2 + 110,7 + 111,9 + 2600,3 = 3963,1 W.

II ir IV boksuose:

Qi = 22,3 + 259,2 + 547,2 + 110,7 + 111,9 + 2600,3 = 3651,6 W.

4.2. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus dėl produkto atšaldymo:

Q2 = , (2)

čia mtar – per patą tiekiamos produkcijos taros masė, t/parą;

ctar – taros medžiagos specifinė šiluminė talpa, ctar = 2,5 J/(kgK).

[1. – 14p.]

4.2.1. Paskaičiuojame tiekiamo produkto masę per parą:

į kamerą ttiekiamo produkto masė per parą, kai kameros talpa iki 200 t – 8.

mprod = m • 0.08

čia m – kameros talpa, t.

I –me bokse:

mprod = 37,5 • 0,08 = 3 t/parą;

II –me bokse:

mprod = 30 • 0,08 = 2,4 t/parą;

III –me bokse:

mprod = 27,5 • 0,08 = 2,2 t/parą;

IV –me bokse:

mprod = 25 • 0,08 = 2,0 t/parą.

[1. – 14p.]

4.2.2. Paskaičiuojame tiekiamos taros masę per parą:

mtar  mprod • 0.2.

I –me bokse:

mtar  3,0 • 0,2 = 0,6 t/parą;

II –me bokse:

mtar  2,4• 0,2 = 0,48 t/parą;

III –me bokse:

mtar  2,2 • 0,2 = 0,44 t/parą;

IV –me bokse:

mtar  2,0 • 0,2 = 0,40 t/parą.

[1. – 14p.]

4.2.3. Paskaičiuojame šilumos pritekėjimus dėl produkto atšaldymo pagal 2 formulę:

I –me bokse:

Q2 = = 833,3 W;

II –me bokse:

Q2 = = 666,7 W;

III –me bokse:

Q2 = = 611,1 W;

IV –me bokse:

Q2 = = 555,6 W.

4.3. Apskaičiuojame šilumos pritekėjimus su ventiliuojamu oru:

Q3 = mvo (iiš – ivid), (3)

čia mvo – ventiliuojamo oro intensyvumas, kg/s,

iiš,ivid – aplinkos ir vidaus oro entalpijos, kJ/kg.

[1. – 16p.]

4.3.1. Entalpijas nustatome iš i – d diagramos:

kai kameroje t  -30 oC,   90, ivid  -30 kJ/kg,

kai lauke t  18oC,   75, iiš  42 kJ/kg.

[Iš i – d diagramos]

4.3.2. Apskaičiuojame ventiliuojamo oro intensyvumą:

čia Vk – kameros tūris, Vk  307,8 m3;

a – oro pasikeitimo kartotinumas, l/parą, priimu a = 1;

 – oro tankis, kg/m3, = 1,293 kg/m3.

kg.

[1. – 16p.]

4.3.3. Apskaičiuojame šilumos pritekėjimus su ventiliuojamu oru pagal 3 formulę:

Q3 = 0,005 • (42 – (- 30)) = 360W.

4.4. Apskaičiuojame eksploatacinius šilumos pritekėjimus:

Q4 = q1 + q2 + q3 + q4, (4)

čia q1,q2,q3,q4 – atitinkami šilumos kiekiai, išskiriami šviestuvų, patalpoje dirbančių žmonių, elektros vvariklių, patenkantis pro atidarinėjamas duris,W.

[1. – 16p.]

4.4.1. Apskaičiuojame šviestuvų išskiriamą šilumą:

q1 = A • Fg,

čia A –koeficientas apibendrinantis šviestuvų išskiriamą šilumos kiekį grindų ploto vienetui, A = 2,3 W/m2,

Fg – kameros grindų plotas, Fg = 61,56 m2.

q1 = 2,3 • 61,56 = 141,6 W.

[1. – 17p.]

4.4.2. Apskaičiuojame žmonių išskiriamą šilumą:

q2 = 0,35 • n,

čia n – vienu metu dirbančių žmonių skaičius (kameros, kurios plotas iki 200 m2, n = 2.3), priimu n=2.

q2 = 0,35 • 2 = 700 WW.

[1. – 17p.]

4.4.3. Apskaičiuojame variklių išskiriamą šilumą:

q3 = Nv,

čia Nv – variklio galia, kW (laikymo kameroms 2.4).

q3 = 2 kW.

[1. – 17p.]

4.4.4. Apskaičiuojame šilumos kiekį, patenkantį pro atidarinėjamas duris:

q4 =  •Fd,

čia  – specifinis šilumos srautas pro aatidarytas duris,  = 13,0 W/m2; [2 – 16 lent.]

Fd – kameros durų plotas, Fd = 15 m2.

q4 = 13 • 15 = 195 W.

[1. – 17p.]

4.4.5. Apskaičiuojame eksploatacinius šilumos pritekėjimus vienam boksui pagal 4 formulę:

Q4 = 141,6 + 350 + 2000 + 195 = 2686,6 W.

4.5. Apskaičiuojame iš produkto išskiriamą šilumą jiems kvėpuojant:

Q5 = mk • (0,1qt.pr. + 0,9qt.l.), (5)

čia mk – kameros talpa, t;

qt.pr – daržovių šiluma prie pradinės temperatūros;

qt.l – daržovių laikymo temperatūros išskiriamas šilumos srautas, W/t [1. – 12 lent.]

I –me bokse:

mk = 37,5 t; qt.pr = 108,9 W/t; qt.l = 19 W/t.

Q5 = 37,5 (0,1• 108,9 + 0,9 • 19) = 1049,63 W;

II –me bokse:

mk = 30 t; qt.pr = 158 W/t; qt.l = 333 W/t.

Q5 = 30 (0,1• 158 + 0,9 • 33) = 1365 W;

III –me bokse:

mk = 27,5t; qt.pr = 108,9 W/t; qt.l = 19 W/t.

Q5 = 27,5 (0,1• 108,9 + 0,9 • 19) = 769,73 W;

IV –me bokse:

mk = 25 t; qt.pr = 158 W/t; qt.l = 33 W/t.

Q5 = 25 (0,1• 158 + 0,9 • 33) = 1137,5 W.

[1. – 18p.]

4.6. Apskaičiuojame šilumos pritekėjimų sumą vasaros metu į kamerą:

Q = QI + Q2 + Q3 + Q4 + QQ5,

I –me bokse:

Q = 3963,1 + 833,3 + 360 + 2686,6 + 1049,63 = 8892,63 W;

II –me bokse:

Q = 3963,1 + 666,7 + 360 + 2686,6 + 1363 = 9041,4 W;

III –me bokse:

Q = 3651,6 + 611,1 + 360 + 2686,6 + 769,73 = 8106,03 W;

IV –me bokse:

Q = 3651,6 + 555,6 + 360 + 2686,6 + 1137,5 = 8391,3 W.

[1. – 19p.]

5. ŠALDYMO CIKLO SUDARYMAS, TERMODINAMINĖ DIAGRAMA, KOMPRESORIAUS PARAMETRŲ SKAIČIAVIMAS, KOMPRESORIAUS PARINKIMAS

5.1. Pasirenku šaldymo agentą R 404A.

5.2. Nustatome šaldymo agento virimo temperatūrą. Kadangi mano projektuojama boksinė kamera skirta daržovių pusfabrikačių šaldymui-laikymui, tai virimo temperatūra t0 nustatoma taip:

t0 = tkam – (5.6),

t0 = -30 -5 = -35 oC.

[1. – 21p.]

5.3. Apskaičiuojame oro skaičiuotiną temperatūrą vasaros metu:

tsk = 0,4 tvid + 0,6 tmaks,

čia tvid – šilčiausia vasaros mėnesio vidutinė temperatūra, tvid = 18 oC,

tmaks – maksimali temperatūra šilčiausią vasaros mėnesį, tmaks = 37 oC.

tsk = 0,4 • 18 + 0,6 • 37 = 29,4 oC.

[1. – 21p.]

5.4. Apskaičiuojame šaldymo agento kondensacijos temperatūrą:

Kompresorius aušinamas aplinkos oru, todėl šaldymo agento temperatūra 10.12 oC aukštesnė už skaičiuotiną.

tkond = tsk + (10.12),

tkond = 29,4 +10,6 = 40 oC.

[1. – 21p.]

5.5. Apskaičiuojame kompresoriaus šiluminį apkrovimą:

Qkompr  k • Q,

čia k – llaiko išnaudojimo koeficientas, priimu k = 0,7;

Q – šilumos pritekėjimai, W.

I –me bokse:

Qkompr  0,7 • 8892,63,

Qkompr  6224,84 W.

II –me bokse:

Qkompr  0,7 • 9041,4,

Qkompr  6328,98 W.

III –me bokse:

Qkompr  0,7 • 8106,03,

Qkompr  5674,22 W.

IV –me bokse:

Qkompr  0,7 • 8391,3,

Qkompr  5873,91 W.

[1. – 21p.]

5.6. Nubraižome kompresoriaus darbo ciklą (5.1. pav.) Naudodamiesi juo pagal freono R 404A diagramą nustatome slėgius ir entalpijas prie kondensavimosi ir virimo temperatūrų (5.1.len.).

5.1. pav. Kompresoriaus darbo ciklas.

Taškas Temperatūra,oC Slėgis, bar Entalpija, kJ/kg

1’ -35 1,7 348

1 -35 1,7 350

2 40 17 392

2’ 40 17 388

3’ 40 17 259

3 40 17 248

4 -35 1,7 248

5.1. lentelė Slėgiai ir entalpijos, esant virimo ir kondensavimosi temperatūroms.

[Iš R 404A diagramos]

5.7. Apskaičiuojame šaldymo agento šalčio našumą:

q0 = i’ – i,

q0 = 1’ – 4 = 348 – 248 = 100 kJ/kg.

[1. – 22p.]

5.8. Apskaičiuojame kiek turi būti šaldymo agento:

Mt = ,

Mt = = 0,12 kg/s.

[1. – 22p.]

5.9. Nustatome kondensacijos ir virimo slėgių santykį:

 9,

čia pk – šaldymo agento kondensacijos slėgis, bar,

po – šaldymo agento virimo slėgis, bar.

= 10

Kadangi  9, tai reikia parinkti dviejų laipsnių kompresorių.

[1. – 23p.]

5.10. Pasirenku dviejų laipsnių kompresorių: šaldymo agentas R 404A. Kompresorius yra sukomponuotas su kondensatoriumi. Šio komplekto markė – LH 135/4G – 20.2Y. Kompresoriaus galingumas – 13,19 kW. Kompresoriui reikalingo elektros variklio galingumas – 10,48 kW.

[iš prospekto]

6. GGARINTUVO PARAMETRŲ PAGRINDIMAS IR GARINTUVO PARINKIMAS

6.1. Apskaičiuojame garintuvo šiluminį apkrovimą:

Qg = Mt • ( i1 – i4),

čia Mt – šaldymo agento cirkuliacinis srautas, kg/s.

Qg = 0,12 • (350 – 248) = 850 W.

[1. – 25p.]

6.2. Apskaičiuojame garintuvo plotą:

F = ,

F = = 29,75 m2.

[1. – 25p.]

6.3. Pasirenkame garintuvą, kurio markė CTE 79 – 3*1, kurio galingumas – 7,95 kW, plotas – 35,1 m2, oro našumas – 1950 m3/h.

[Iš prospekto]

7. KONDENSATORIAUS AUŠINIMO PARINKIMAS, PARAMETRŲ APSKAIČIAVIMAS IR KONDENSATORIŲ PARINKIMAS

7.1. Apskaičiuojame kondensatoriaus šiluminį apkrovimą:

Qk = Qo + Al • Mt,

čia Qo – elektros variklio galingumas, kW,

Mt – šaldymo agento srautas, kW,

Al – lyginamasis našumas, kJ/kg.

Al = i2 – i1,

Al = 440 – 380 = 60 kJ/kg,

Qk = 10,48 + 60 • 0,120 = 17,68 kW

[1. – 23p.]

7.2. Apskaičiuojame kondensatoriaus šiluminį apkrovimą, įvertinant nuostolius suspaudimo metu:

Qs = Qk + P1,

čia P1 – taktinis suspaudimo galingumas, kW.

P1 = ,

čia Pt – kompresorių sukantis galingumas, Pt = Pe.v. = 10,48 kW,

 – indikatorinis kompresoriaus naudingumo koeficientas,  = 0,8.

P1 = = 13,1 kW,

Qs = 17,68 + 13,1 = 30,78 kW.

[1. – 24p.]

7.3. Apskaičiuojame kondensatoriaus plotą:

F = ,

čia qF – šiluminis srauto tankis, rekomenduojamas 300..500 W/m2, priimu qF = 400 W/m2. [2. –

18 lent.]

F = = 76,95 m2.

[1. – 24p.]

7.5. Kondensatorius yra pasirinktas sukomplektuotas su kompresorium. Komplekto markė – LH 135/4G – 20.2Y.

[Iš prospekto]

8. ŠALDYMO PROCESO ENERGETINIS VERTINIMAS

8.1. Apskaičiuojame temperatūrų skirtumą vasaros nakties metu :

∆t = tn – tkam,

čia tn – vidutinė vasaros nakties temperatūra;

tkam – kameros temperatūra.

∆t = 12- (-30) = 42oC.

[3. – 36p.]

8.2. Apskaičiuojame procentaliai šilumos pritekėjimus:

x = ,

[3. – 36p.]

8.3. Apskaičiuojame, kiek laiko dirbs kompresorius per parą :

t = x • 24 ,

t = 00,98 • 24 = 23,52 val/parą.

[3. – 36p.]

8.4. Apskaičiuojame, kiek elektros energijos sunaudos kompresoriaus variklis per parą:

e.l. = t • Ne.v.,

čia Ne.v – elektros variklio galingumas.

e.l. = 23,52 • 13,19 = 310,23 kWh/parą.

[3. – 36p.]

8.5. Apskaičiuojame šaldymo kameros vieno bokso energetines paros sąnaudas:

S = ,

čia m – mokėjimo tarifas.

S = = 96,79 Lt/parą.

[3. – 36p.]

IŠVADOS

1. Daržovių pusfabrikačių šaldymui suprojektuota boksinė gilaus užšaldymo kamera.

2. Daržovių pusfabrikačių šaldomi ir laikomi –30 °C temperatūroje.

3. Projektuojamos šaldymo kameros sienos ir lubos daromos iš vokiškos iizoliacinės medžiagos, kurios vidus užpildytas putų polistirolo plokštėmis ir apkalta lentelėmis. Grindys daromos iš dviejų betono sluoksnių, tarp kurių yra 10 cm storio putų polistirolo sluoksnis.

4. Parinktas šaldymo agentas yra R 404A, jo virimo temperatūra yra –35 °C, o kondensacijos – ++40 °C.

5. Pagal gautus duomenis parenkamas dviejų laipsnių kompresorius sukomplektuotas su kondensatoriumi. Komplekto markė – LH 135/4G-20.2Y.

6. Pagal paskaičiuotą garintuvo plotą parinktas garintuvas CTE 79-3*1.

7. Atlikus energetinius skaičiavimus gavau, kad šaldymo kameros vieno bokso paros energetinės sąnaudos yra 96,79 Lt.