КАЛОРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Калорический расчет заключается в определении общего расхода холода по охлаждаемому объекту. Приступать к калорическому расчету следует после того, как закончена планировка и определены толщины слоев изоляционного материала, а, следовательно, уточнены площади отдельных камер и коэффициенты теплопередачи ограждений.

В камерах хранения пищевых продуктов холод расходуется:

через ограждения камер (стены, полы и потолки);

на охлаждение продуктов;

охлаждение и осушение вентиляционного воздуха;

возмещение эксплуатационных потерь, возникающих при освещении камер, пребывании в них людей, открывании дверей и пр.

Таким образом, общий расход холода ΣQ для камер хранения пищевых продуктов можно выразить суммой:

, (53)

где расход холода:

Q₁ - через ограждения;

Q₂ - на охлаждение продуктов;

Q₃ - на охлаждение и осушение вентиляционного воздуха;

Q₄ - на эксплуатационные потери.

Расход холода Q₁ представляет затраты холода на компенсацию тепла Q₁′, проникающего в холодильник через ограждения под влиянием разности температур наружного воздуха и воздуха в камерах, и тепла Q₁′′, поступающего через стены и покрытия под влиянием солнечной радиации, т.е.

. (54)

Расход холода (в Вт) на теплопередачу через ограждения определяют по формуле

, (55)

где F′ - поверхность, через которую происходит теплопередача, м²;

k - коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м²·°С);

t₁ - температура наружного воздуха, грунта или воздуха соседнего, относительно теплого помещения, ºС;

t₂ - температура воздуха в камере, ºС.

При определении величины F′ принимают длину стен камеры при расположении ее среди других помещений как расстояние между осями стен; при расположении в углу здания - как расстояние от оси внутренней стены до внешней линии наружной стены; высоту камеры - как расстояние от ее чистого пола до пола вышерасположенного помещения.

Значения коэффициентов теплопередачи изолированных ограждений принимают расчетные.

Для неизолированных полов коэффициенты теплопередачи принимают условно, в зависимости от расстояния зоны пола от наружных стен здания.

Для зоны, расположенной на расстоянии до 2 м от наружных стен, k_усл принимают равным 0,47 Вт/(м²·°С); для зоны от 2 до 4 м k_усл=0,23 Вт/(м²·°С); для зоны от 4 до 6 м k_усл=0,12 Вт/(м²·°С) и для остальной площади камеры k_усл=0,07 Вт/(м²·°С).

Площадь пола первой двухметровой зоны, примыкающей к углу наружных стен, измеряют по направлениям обеих наружных стен, составляющих угол.

Теплоприток через наружные стены подвалов и полуподвалов находят так же, как и через изолированные или неизолированные полы, расположенные непосредственно на грунте. Значения k_усл для наружной стены принимают те же, что и для полов, а соответствующие зоны отсчитывают от поверхности земли вниз, в тех же размерах, что и для полов.

Полы подвалов и полуподвалов рассматривают, как продолжение подземной части наружных стен.

Расход холода (в Вт) на компенсацию тепла солнечной радиации

,

где k - коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м²·°С);

F′′ - поверхность строительного ограждения, освещаемого солнцем, м²;

∆t_с - избыточная разность температур, обусловленная действием солнечной радиации для летнего периода года, °С.

При выборе и расчете оборудования холодильных камер и холодильной машины учитывают тепло солнечной радиации, поступающее через кровлю и через поверхность одной из наружных стен, максимально облучаемой.

Значения избыточной разности температур приведены в табл.14.

Расход холода (в Вт) на охлаждение продуктов определяют по формуле

(56)

где G_пр - суточный расход охлаждаемого продукта, кг/сут;

с_пр - удельная теплоемкость продукта при температурах, выше температуры его замерзания, Дж/(кг·°С);

G_т - суточное поступление тары, кг/сут;

с_т - удельная теплоемкость тары, Дж/(кг·°С);

t₁ - температура, с которой продукт поступает на хранение, °С;

t₂ - конечная температура, до которой продукт охлаждается, ºС.

Можно пользоваться для определения Q₂ также формулой

, (56а)

где i₁ и i₂ - значения энтальпии продукта соответственно до и после термической его обработки (кДж/кг), определяемые по специальной таблице (приложение 7) в зависимости от температуры продукта.

Эта формула применима для определения расхода холода на любой вид термической обработки продуктов (охлаждение, замораживание, домораживание и т.д.). Но ею не учитывается расход холода на охлаждение тары. Поэтому она наиболее удобна для калорических расчетов при поступлении продуктов на термическую обработку без тары. Если же продукты поступают в таре, то, пользуясь этой формулой, надо учитывать еще расход холода на охлаждение тары (см. формулу 56).

Суточное поступление охлаждаемых продуктов принимают в зависимости от продолжительности их хранения. Если они должны храниться в камере 1-2 дня, то G_пр рекомендуют принимать равным 100%, при 3-4-дневном хранении - 60% и при хранении свыше 4 дней (но не более 10) - 40% емкости камеры.

Суточное поступление тары в расчетах принимают: деревянной и стальной равным 20%, картонной - 10%, стеклянной - 100% суточного расхода продукта.

Удельные теплоемкости продуктов приведены в приложении 6. Удельную теплоемкость тары можно принимать в среднем: деревянной 2500, стеклянной 835, картонной 1460 и стальной 460 Дж/кг °С.

Температура поступающих продуктов зависит от предприятия-поставщика (холодильник, охлаждаемые или неохлаждаемые базы, пищевые предприятия, производственные цехи предприятий общественного питания и т.д.), вида транспорта и расстояния перевозки, температуры наружного воздуха и других условий.

При доставке охлажденных продуктов специальным изотермическим транспортом из распределительных холодильников или охлаждаемых баз в проектируемое предприятие температуру продуктов, поступающих в камеры, можно принимать для средней и северной климатических зон равной 6÷8°С, для южной - 10÷12°С.

Начальную температуру продуктов, поступающих в неохлажденном состоянии, следует принимать на 5-7°С ниже расчетной температуры наружного воздуха.

Мороженые продукты, перевозимые изотермическим транспортом, поступают на предприятия общественного питания с температурой не ниже -10°С.

Конечную температуру охлаждаемых продуктов принимают на 1-2°С выше расчетной температуры воздуха камеры.

Расчет расхода холода (в Вт) на охлаждение и осушение вентиляционного воздуха производят по формуле

, (57)

где G - масса воздуха, объем которого равен объему вентилируемой камеры, кг;

а - кратность смены воздуха в камере; при проектировании холодильников предприятий общественного питания ее принимают равной 4 в сутки, или 4,6·10^-5 в секунду;

i₁ - энтальпия наружного воздуха, Дж/кг;

i₂ - энтальпия воздуха в камере, Дж/кг;

ρ - плотность воздуха при температуре камеры., кг/м³;

V - объем вентилируемой камеры, м³.

Значения i₁ и i₂ определяют по d, i-диаграмме для влажного воздуха. Данными для определения этих значений служат температура и относительная влажность воздуха.

Расход холода на эксплуатационные потери Q₄ в ряде случаев, в том числе в калорических расчетах холодильников предприятий торговли и общественного питания, не рассчитывают, а принимают для камер площадью пола до 10 м² равным 40%, при площади пола от 10 до 20 м² - 30% и более 20 м² - 20% Q₁.

Для удобства пользования результатами калорического расчета их рекомендуется выписывать в сводную таблицу, составленную, например, по такой форме:

Для приближенных калорических расчетов можно пользоваться практическими (укрупненными) показателями удельного расхода холода на единицу площади охлаждаемых камер.

Опыт проектирования и эксплуатации холодильников предприятий общественного питания и продовольственных магазинов показывает, что общий расход холода в этих холодильниках на каждый квадратный метр площади пола охлаждаемых помещений в среднем составляет:

а) камер хранения с плюсовыми температурами 90-100 Вт;

б) камер хранения с отрицательными температурами (до -4°С) 120-130 Вт;

в) камер хранения с отрицательными температурами (до -18°C) 200-220 Вт.

Меньшие значения расхода холода в приведенных данных относятся к камерам, расположенным в подвалах и полуподвалах, а большие - к камерам надземных этажей.