Дипломная работа
Проектированиекамеры сохранения пищевых продуктов
Харьков2010
РЕФЕРАТ
Звіт з дипломноїроботи: 58 сторінки, 15 малюнків, 1 таблиці, 4 джерел, 1 додаток
Ключові слова:КАМЕРА ОХОЛОДЖЕННЯ, ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЯ, ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ, ТЕПЛОПРИТОКІВ,ЕФЕКТИВНІСТЬ, ОСНАЩЕНОСТІ КАМЕРИ.
У даній роботірозглянуто проектування камери охолодження з розрахунком теплопритоків іпідбором обладнання, і вибором найбільш ефективних параметрів. Проаналізованорізні види теплоізоляції і, залежно від теплопритоків тол ціни, та підбіробладнання.
Розглянутіметоди теплових і конструктивних розрахунків, а також визначення деякихпоказників ефективності теплообмінних апаратів.
Виконанорозрахунок теплопритоків в камеру охолодження, а також проведено аналізрозрахунку і вибір ефективної ізоляції, проведений розрахунок та підбіробладнання для цієї камери охолодження з обраної теплоізоляцією, проаналізованідва види повітроохолоджувачів, з метою знайти найефективніше співвідношенняякісних показників і матеріальних витрат.
THEABSTRACT
Reportof term paper: 58 pages, 15 pictures, 1 tables, 4 information generators, 1 appendix
Keywords:CAMERA COOLING, INSULATION, HEAT EXCHANGERS, TEPLOPRYTOKIV, EFFICIENT, EQUIPPEDCAMERAS.
Thiswork is considered the design of the cooling chamber teploprytokiv calculationand selection of equipment, and choosing the most effective parameters.Analysis of various thermal, and depending on teploprytokiv toltsiny, andequipment selection.
Themethods of thermal and structural calculations and to identify some performanceheat exchangers.
Calculatingteploprytokiv in the cooling chamber and the analysis of calculation and choiceof effective isolation, conducted rachet and equipment selection for thiscamera cooling teploizolyatsyey selected and analyzed two types of industrialairin order to find nayeffektivnoe ratio of quality indicators and materialcosts.
РЕФЕРАТ
Отчет с дипломнойработы: 58 страниц, 15 рисунков, 1 таблиц, 4 источников, 1 дополнение.
Ключевые слова: КАМЕРАОХЛАЖДЕНИЯ, ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ, ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ, ТЕПЛОПРИТОКИ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ,ОСНАЩЕННОСТЬ КАМЕРЫ.
В данной работе рассмотренопроектирование камеры охлаждения с расчетом теплопритоков и подбором оборудования,и выбором наиболее эффективных параметров. Проанализированы различные виды теплоизоляции,и зависимости теплопритоков от толщины, и подбор оборудования.
Рассмотрены методытепловых и конструктивных расчетов, а также определение некоторых показателейэффективности теплообменных аппаратов.
Выполнено расчеттеплопритоков в камеру охлаждения, а также проведен анализ расчета и выборэффективной изоляции, проведен расчет и подбор оборудования для данной камерыохлаждения с выбранной теплоизоляцией и проанализированы два вида воздухоохладителей,с целью найти найэффективное соотношение качественных показателей иматериальных затрат.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Аналитический обзор
1.1 Сборныехолодильные камеры
1.2 Классификация холодильных камер
1.3 Теплоизоляционныематериалы
1.3.1 Пенополистирол
1.3.2 Экструдированныйпенополистирол
1.3.3 Вспененныйполиэтилен
1.3.4 Вспученныйперлит
1.3.5 Вермикулитоваятеплоизоляция
1.3.6 КСВ
1.3.7 Пеностекло
1.3.8 Теплоизоляция изнатуральной пробки
1.4 Вывод из литературного обзора
2 Постановка задачи
2.1 Расчет теплоизоляции для камерыхранения
2.2 Расчет оборудования камеры хранения c оребренными батареями
2.3 Расчет оборудования для камеры сподвесными воздухоохладителями.
2.4 Экономические затраты на строительствокамеры хранения
Заключение
Список источников информации
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙОБЗОР
1.1 Сборныехолодильные камеры
Процесс обеспеченияхолодом достаточно сложный и энергоемкий, поэтому потери холода оченьдорогостоящи. Сохранить низкую температуру в объеме — вот назначениеХолодильной камеры. Затраты, обусловленные совершенством конструкцииХолодильной камеры, использованием современных теплоизолирующих материалов,применением многократной герметизации холодильного объема, окупаются уже наэтапе проектирования Холодильного агрегата, а в дальнейшем и в процессеэксплуатации. Чем качественнее теплоизоляция охлаждаемого помещения, тем меньшеэнергозатраты на производство холода.
Итак, проектированиеХолодильной камеры начинается с обработки данных, полученных от Заказчика (см.Техническое задание). В зависимости от желания Заказчика, а также требованийтехнологического процесса, Холодильная камера может быть: среднетемпературная(температура −5...+5°С), низкотемпературная (до −25°С) или шоковаязаморозка (до −35°С).
Достижение оптимальногорешения включает в себя следующие задачи: определение используемоготеплоизоляционного материала; разработка конструкции холодильной камеры;оснащение холодильным агрегатом. Возможные конструкции холодильных камер
При созданиихолодильной камеры мы используем широкий спектр строительных итеплоизоляционных материалов (пенопласт, мин-вата, панели ППУ и т. д.).Целесообразность использования того или иного материала, а также индивидуальныеособенности охлаждаемого помещения, определяют следующие конструкции холодильныхкамер:
Cобираемые изсендвич-панелей
Сендвич-панельпредставляет собой панель из теплоизоляционного материала, с двух сторонпокрытой кровельной оцинкованной сталью. По необходимости поверхности панелиокрашиваются в требуемый цвет. Продольные торцы панелей имеют технологическиесочленения, позволяя в сжатые сроки собрать камеру нужного размера. Технологиясборки предполагает необходимую и достаточную герметичность внутреннего объема.Наполнитель панелей может быть различным (пенопласт, мин-вата, пенополиуретан).
По желанию Заказчикахолодильная камера используется стационарно, либо предполагает возможностьмногократной сборки-разборки. При необходимости наши специалисты встроят камеруиз ППУ-панелей в любое помещение, не требуя при этом технологических отступовот стен и выравнивания пола. Камера может оснащаться несущим металлическимкаркасом, несколькими дверными проемами, усиленным полом, стеллажами, системойавтоматической рециркуляции воздуха, экономичной системой освещения и т. д.
Данная конструкция камерыособенно актуальна для стационарных камер бывших в эксплуатации, но утратившихсвои теплоизоляционные свойства, а также для вновь создаваемых камер. Этотметод утепления помещений является хорошей альтернативой стационарным камерамиз ППУ-панелей. Многослойная гидроизоляция и герметизация охлаждаемого объема,характерная этой конструкции, существенно продлевает срок службы камеры,препятствуя процессу поглощения влаги теплоизоляционным материалом. Тщательнаясборка камеры и обработка материалов дератизирующим составом предотвращаетпреждевременное ухудшение её теплоизолирующих свойств. Внутренний каркас камерыформируется из листового материала (оцинкованная сталь, пищевой алюминий,гофро-лист, нержавейка), покрывающий слой тепло- и гидроизоляции. При проектированииконструкции камеры обеспечивается подбор материалов по теплоизолирующимсвойствам, что исключает возможность конденсации влаги в толще стены и какследствие ухудшение теплоизоляционных характеристик.
В низкотемпературномисполнении холодильная камера оснащается подогреваемым компенсационным клапаноми подогревом двери, что исключает примерзание дверного уплотнителя. Двери имеютширокий диапазон размеров светового проема. С проемом под евро-поддон возможнакомплектация откатными дверями, либо двухстворчатыми распашными. Сам световойпроем оснащается шторой или тепловой завесой, во избежание существенных потерьхолода во время погрузки-разгрузки камеры. В холодильных камерах, собранных изсендвич-панелей, где используются погрузочно-транспортные средства, настилаетсяусиленный пол.
/>
Рисунок 1.1 Камерысобираемыеиз сендвич-панелей
/>
Рисунок 1.2 Теплоизоляцияизнутри
Неотъемлемой частьюхолодильной камеры является Холодильный агрегат (см. Холодильные машины),который проектируется в соответствии с техническим заданием (см. Техническоезадание). В стандартной комплектации агрегат адаптирован к условиям умеренногоклимата, имеет продуманную систему сервисной и запорной арматуры, позволяющейграмотно обслуживать холодильную машину, и в случае аварийной ситуациисохранять фреон в контуре.
Фреоновая магистральнепосредственного охлаждения (без системы маслоотделения) может иметь длину до 40 метров, что позволяет размещать машинное отделение в 30 метрах в длину, и 10 метрах в высоту. Использование дополнительной системы маслоотделения или рассольной системы,расширяет область, возможного расположения холодильной машины. Системаохлаждения полностью автоматизированная, с возможностью регулировки температурыв широких пределах. На холодильные машины, работающие в непрерывном цикле,устанавливаются контроллеры, подключаемые к ПК (персональный компьютер). Такойподход к слежению и регистрации рабочих параметров установки обеспечиваетбесперебойный технологический процесс, позволяет адаптировать холодильную машинук требованиям технологического процесса. Использование многолетнего опытаобслуживания и проектирования холодильных агрегатов, дает возможностькомплектовать и задавать режим работы холодильной системы с учетом влажностивоздуха в охлаждаемом объеме. Вместе с системой рециркуляции контроль влажностипозволяет добиваться необходимой усушки продукта.
/>
Рисунок 1.3Эксплуатация xолодильной камеры
В процессе эксплуатациихолодильной камеры происходит периодическая смена режимов работы (загрузкакамеры, набор холода, оттайка и т. д.). Наши специалисты в каждом конкретномслучае подбирают оптимальные характеристики работы холодильной машины. Тесноесотрудничество технического персонала с проектировочным отделом определяетконтроль над всеми стадиями проведения монтажных работ и последующей работойагрегата.
Малыеи средние холодильные камеры широко используют в различных отраслях пищевойиндустрии, а также в сфере научных исследований и здравоохранения.
Применениеновых материалов и технологий в производстве холодильного оборудованияпозволило создавать холодильные камеры практически для любых помещений, причембез особых проблем с точки зрения монтажа. Первоначально холодильные камерыизготавливали стандартных размеров, рассчитывали на определенные объемы и подопределенное помещение. Сейчас фирмы-изготовители разрабатывают и производятсборные холодильные камеры практически любых размеров и конфигураций соптимальным режимом работы.
Необходимостьв проектировании нестандартных, оригинальных конструкций во многом объясняетсятем, что в настоящее время продовольственные магазины или другие подобныепомещения могут иметь любую геометрию торговых и подсобных площадей взависимости от особенностей используемого помещения или желания владельца.
Длятого чтобы максимально эффективно использовать пространство, холодильные камерыцелесообразно собирать из отдельных стандартных панелей. Это более выгодно какс технической, так и с экономической точки зрения.
Стандартныепанели типа “ сэндвич ” имеют трехслойную конструкцию с пенополиуретановойизоляцией. Из известных в настоящее время теплоизоляционных материаловпенополиуретан, используемый в производстве торгово-холодильного оборудования,имеет наименьший коэффициент теплопроводности: по теплоизоляционным свойствамон в 25 раз эффективнее силикатного кирпича, в 4,5 раза – керамзитного гравия,в 2 раза – плит из стекловолокна и минеральной ваты, в 1,5 … 1,7 раза –пенополистирола.
Обестороны панели покрыты тонким стальным или алюминиевым листом толщиной от 0,5до 0,8 мм. При использовании камеры для хранения пищевых продуктов применяютпанели, внутренняя поверхность которых имеет гигиеническое полиэфирноепокрытие.
1.2 Классификацияхолодильных камер
Совокупностьхолодильных установок, обеспечивающих условия для непрерывной холодильнойобработки и хранения скоропортящихся продуктов на пути от мест их заготовки домест потребления, называется холодильной цепью. Холодильная цепь слагается иззвеньев, сочетание которых может быть различным в зависимости от вида сырья.Отдельные звенья цепи следующие: холодильные установки для обработки продукта ихранения его на производящем предприятии или плантации; холодильный транспортдля местных идальних перевозок; холодильники различного назначения, включаяторговое холодильное оборудование и бытовые холодильники.
Обычнохолодильник — это промышленное предприятие (или его цех), в помещениях которогос помощью холодильной установки поддерживают определенные режимы, необходимыедля обработки и хранения скоропортящихся продуктов. Холодильник состоит изтехнологического здания и компрессорного цеха с пристроенным к нему аппаратнымотделением.
Холодильникиклассифицируют в зависимости от назначения, вида хранимых продуктов,вместимости и этажности. В зависимости от назначения холодильники разделяют наследующие основные типы: заготовительные, производственные, транспортно-экспедиционные,распределительные, перевалочные, торговые и бытовые. Кроме того, холодильникиподразделяются на стационарные и транспортные. Рефрижераторный транспортделится на железнодорожный, морской, речной и автомобильный.
Заготовительные холодильники предназначены для заготовки продукциив сельской местности либо непосредственно на плантациях. Они имеют холодильныеустановки большой мощности; вместимость камер хранения в таких холодильникахменьше вместимости камер охлаждения. К заготовительным холодильникам относят истанции предварительного охлаждения, преимущественно передвижные.
Производственные холодильники являются частью пищевых предприятий:мясо- и птицекомбинатов, молочных и консервных комбинатов. Почти всявырабатываемая продукция подвергается холодильной обработке, поэтомупроизводственные холодильники оборудуют мощными устройствами для охлаждения изамораживания,
Транспортно-экспедиционные холодильники обеспечиваютгрузовые операции на железнодорожных, водных и воздушных линиях.
Распределительные (многоцелевые, базисные) холодильники предназначеныдля равномерного обеспечения городов и промышленных центров сезоннымипродуктами питания в течение всего года, а также для создания резервного запасапродуктов. Эти холодильники характеризуются большой вместимостью камер храненияи малой производительностью устройств для охлаждения и замораживания. В томслучае, если на распределительных холодильниках есть производственные цехи(фасовки масла, мороженого, твердой углекислоты, полуфабрикатов, кулинарные),такие предприятия называют хладокомбинатами.
Перевалочные холодильники предназначены для временного храненияпродуктов при передаче их с одного звена холодильной цепи на другое. Для этиххолодильников характерным является большой фронт грузовых работ.
Дляосуществления внешних грузовых операций с двух продольных сторон холодильникаустраивают специальные грузовые платформы для автомобильного и железнодорожноготранспорта.
Торговое холодильное оборудование используютдля кратковременного хранения продуктов в торговой сети, ресторанах, столовых.Эти холодильники малой вместимости. Водной камере допускается хранить продуктынескольких различных видов.
Бытовые холодильники служат для кратковременного хранения продуктовв домашних условиях и для производства небольшого количества льда. Они являютсяпоследним звеном непрерывной холодильной цепи.
Приведеннаяклассификация холодильников носит условный характер.
В зависимостиот ассортимента хранимых грузов различают универсальные и специализированныехолодильники.
Вуниверсальных холодильниках хранят смешанные грузы (мясо, рыба, фрукты,консервы и др.), в специализированных —однотипные.
В зависимостиот вместимости холодильники условно классифицируют на крупные, средние имелкие. Крупные холодильники имеют вместимость свыше 3000 т (к ним относятсяуниверсальные, распределительные, специализированные холодильники). Вместимостьсредних холодильников составляет от 1000 до 3000 т (они могут бытьуниверсальными или специализированными). Вместимость мелких холодильников непревышает 1000 т.
В зависимостиот этажности различают одноэтажные и многоэтажные холодильники.
Поконструкции холодильники относят к промышленным зданиям. Характернойособенностью их является то, что в камерах поддерживаются низкие температурыпри высокой относительной влажности воздуха. Изменение температуры иотносительной влажности воздуха вызывает постепенное ослабление структурыстроительных и изоляционных материалов.
1.3 Теплоизоляционныематериалы на рынке Украины
1.3.1 Пенополистирол(пенопласт)
Пенополистирол (ППС)представляет собой жесткий вспененный термопласт, содержащий многочисленныесплавившиеся гранулы. Каждая гранула состоит из большого числа молекул стирола,соединенных в длинные цепи полистирола, в пределах которых равномернораспределены микроскопичные (10-5,00 мкм) плотные полости, содержащие воздух.Технология позволяет получать вспененные термопласты с разными соотношениямивоздуха и полистирола, а следовательно и плотностью. Широкий диапазонплотностей позволяет специально заложить определенные свойства, чтобыудовлетворить требования, предъявляемые к материалу конечными пользователями.
Пенополистиролхарактеризуется следующими свойствами: способностью к формированию в сложныеформы; относительно высокой прочностью на сжатие при низкой плотности.Пенополистирол достигает предела упругости при сжатии 2%. Напряжения свышеуказанного предела сказываются остаточной деформацией; низкой динамическойжесткостью, обеспечивающей качественную звукоизоляцию от ударного шума; низкойтеплопроводностью от 0,03 до 0,04 В/м К; низким коэффициентом тепловогорасширения, который в диапазоне температур от 20°С до 30°С составляет в среднем0,6x10- 4(1/°К); невысокой плотностью материала — от 15 кг/м3 до 40 кг/м3.Изделия из пенополистирола маркируются в зависимости от плотности;стабильностью свойств в диапазоне температур от -180°С до +80°С; низкойдиффузией водяных паров и водопоглощением; стойкостью к гниению идолговечностью при условии, что изделия из полистирола не подвергаютсядлительному воздействию УФ-лучей; стойкостью к агрессивным средам. Изделия изППС обладают стойкостью к растворам кислот и щелочей, метанолу, водорастворимымкраскам и адгезивам. Гипс, известь, цемент, силиконовые масла и не содержащийрастворителей битум не нарушают структуру пенопласта. Парафиновое масло,растительные и животные жиры, дизельное топливо и вазелин могут воздействоватьна поверхность пенопласта и обусловить усадку при длительном воздействии.Неустойчивы к органическим растворителям типа углеводородов, хлорированныхуглеводородов, кетонов и эфиров, присутствующих в большинстве лакокрасочных иадгезивных материалов; удовлетворительной огнестойкостью. Обычныйпенополистирол входит в категорию ВЗ, т.е. считается легко воспламеняемым. Привведении в исходное сырье антипиренов ППС переходит в категориютрудновоспламеняемых строительных материалов В1.
Благодаряперечисленному сочетанию физических свойств пенополистирол находитразнообразное применение в строительной промышленности.
Применять пенопласт –значит обеспечивать энергосбережение, минимизируя теплопотери. Вот почемупенопласт, благодаря исключительной мороза и влагоустойчивости, незаменим приутеплении подземных коммуникаций, фундаментов, подвалов, цокольных этажей,стен, кровель, полов.
ПСБ-C-15 — используетсядля утепления и звукоизоляции конструкций, которые не поддаются влияниюокружающей среды и механическим нагрузкам. Например, чердаки, межкомнатныеперегородки, закладывается в кирпичную кладку, также может использоваться дляутепления временных сооружений, вагонов и контейнеров.
ПСБ-C-25 — самаяраспространенная и универсальная марка пенопласта. Используется для утеплениястен, крыш, полов. Чаще всего используется для утепления фасадов зданий методом«легкий мокрый».
ПСБ-С-35 — применяетсяпри изготовлении многослойных панелей в т.ч. железобетонных, теплоизоляциифундаментов и подземных коммуникаций, а также во всех местах, где могутвозникать значительные механические нагрузки.
К преимуществампенополистирола можно отнести то, что это один из наиболее дешевых материалов,обладающий хорошими механическими и изоляционными свойствами и значительнойконструкционной гибкостью. Процесс установки прост и не требуетспециализированных инструментов и специальной подготовки рабочих.
Производителипенополистирола и его использование в качестве теплоизоляционного материала
На украинском рынкетеплоизоляционные изделия из пенопласта представлены отечественными изарубежными производителями.
Крупнейшимпроизводителем изделий из пенополистирола в Украине является ирпенский комбинат«Прогресс», выпускающий плиты ПСБС с размерами 1000x800x50(100) мммарок М-15, М-25, М-35. На беличском заводе «Теплозвукоизоляция»изготавливают плиты ППС (самозатухающие) марки М-25 следующих размеров:1000x1000мм, 1000х2000мм, 1000хЗОООмм, 1000х4000мм, толщиной до 500 мм.
Немецкая фирма Saarporпоставляет пенопластовые плиты Polypron размером 1000x1000х5мм, рулонныематериалы Isorol размером 10 х 0,5 м толщиной 2-4 мм и Clmarol — 12,5x1 м и 5x1 м толщиной 5мм для внутренней теплоизоляции стен. Такие изделиякрепятся клеем, не содержащим растворителей.
Польской фирмойIzolacja Zdunska Wola предлагаются плиты из самогаснушего пенопласта (сырьефирмы Shell) марок М-15, М-20, М-30 размером 1000x500 и 1000x250 мм, толщинойот 20 до 200 мм, с различной формой торца.
Пенопласт используетсяв новых и старых зданиях для изоляции стен, крыш, полов и перекрытий.Конструктивная гибкость ППС обусловила его широкое применение в сборныхизоляционных панелях.
Предпочтительнымметодом изоляции в новых зданиях является ввод материала в стенные полости.Обычно к поверхности внутренней стены крепится плита ППС шириной 4 см, в полости между наружной и внутренней стенами оставляется воздушный зазор, предотвращающийформирование мостика, по которому может передаваться влага.
Плиты ППС могут такжекрепиться непосредственно к наружной или внутренней поверхности стены. Обычнодля наружных поверхностей применяется плита толщиной 5см, для внутренних — 2,5 см. При промерзании стен, смежных с коридором или мусоропроводом, удобно использовать рулонныйматериал Isorol или плиты Extrupor/Polypron фирмы Saarpor.
Плиты крепятсяадгезивными составами или механически, а затем оштукатуриваются или обшиваются.Для ППС специально разработана технология нанесения различных наружныхпокрытий; одним из примеров является штукатурка, армированная щелочеупорнымволокном.
Плиты ППС марки М-30 итолщиной 7 см подходят для систем «теплой крыши», когда поверхизоляционного материала укладывается водостойкий битумный слой. Выпускаютсятакже плиты с битуминизированным внешним слоем.
Металлические иличерепичные скатные крыши утепляют с тыльной стороны плитами ППС марки М-15 итолщиной 2,5-5см. В этом случае следует предусмотреть пароизолирующуюпрослойку.
Пенополистирол марокМ-20, М-30 и М-35 является эффективным изолятором для полов. В зависимости отнеобходимой степени теплоизоляции для этой цели применяют плиты толщиной от 2до 5 см.
Из ППС производяттермоблоки — блоки пенополистирольной несъемной опалубки, из которых строяткоттеджи по технологии «Термодом». Конструкция блока такова, чтозаливающийся в него бетон заполняет пустоты, образуя монолитную бетоннуюрешетку. Пенополистирол выполняет функции утеплителя и опалубки одновременно.
В Украине такие блокивыпускают в г.Николаеве на немецкой производственной лини BASF из сырья фирмShell и Basf.
ТеплопроводностьПенополистирола от 0,04 до 0, 027 Вт/мС.
Влажность иводопоглощение Пенополистирола составляет 0,5-3% от объема. Диффузия водногопара в пенополистироле незначительна. Сорбционная влажность полистироласоставляет 3-6% от массы.
На сегодняшний деньиспользуются трудновоспламеняемые и самозатухающие марки пенополистирола. Этодостигается благодаря добавлению в состав полистирола антиперена. Если контактс открытым пламенем прекращен, прекращается и горение пенопласта.
Отношение к температуре
Нижняя температурнаяграница использования пенополистирола в строительстве практически отсутствует.При температуре больше -70 оС материал начинает деформироваться. Нонадо учесть тот факт, что в строительных конструкциях, где применяетсяпенопласт, такие температуры практически не встречаются.
Отношение к химическимсредам и биологическому влиянию
Пенополистирол имеетвысокую стойкость к разным веществам, включая морскую воду, солевые растворы,цемент и другое. Он не усваивается животными и микроорганизмами, и не создаетпитательной среды для грибков и бактерий.
Безопасность
Пенополистирол — экологически чистый материал. Он изготовлен из нефти путем определенных этаповтехнологического процесса и при очень экономном расходе натурального сырья. Длявспенивания полистирола — исходного материала — применяется водяной пар.Пенополистирол не содержит фторохлороводорода, а конечный продукт состоит на 93% из закрытого в порах воздуха. Подтверждением его экологической чистотыявляется его применение для упаковки продуктов питания и в небольшихколичествах для изготовления детских игрушек.
Сроки службы
Важное качествопенополистирола — его долговечность. Он не изменяет своих теплоизоляционныхсвойств и размеров при длительном контакте с водой, при многоразовых влиянийразличных температур, а также при долговременной нагрузке. Исследованияпоказывают, что этот изоляционный материал, который не стареет и сохраняет своикачества (коэффициент теплопроводимости, физико-технические параметры,геометрические формы). Иногда можно услышать мнение, что пенополистирол — нейстойкий материал, который «окисляется». Пенополистирол не являетсяустойчивым по отношению к органическим растворителям (бензин, толуол, ацетон идругие). Отсюда миф о «исчезновении» пенополистирола по истеченииопределенного времени. Причиной такой ситуации может быть неправильноподобранные материалы для приклеивания пенополистирольных плит.
За последнее времяразвитие современного жилищного строительства в Украине требует все большегоиспользования высококачественных и экологически чистых строительных материалов,которые должны отвечать европейским стандартам и нормам. В условияхэнергетического кризиса и повышения стоимости энергоносителей, а также учитываяэкономию денежных средств при строительстве новых зданий и сооружений какгражданского, так и промышленного строительства, а также при реконструкции иликапитальном ремонте, наиболее актуальным вопросом является использованиесовременных материалов с высокими изоляционными свойствами.
Пенополистиролнезаменим для утепления подземных частей здания, фундаментов, стен подвалов,цокольных этажей, где применение других видов теплоизоляции недопустимовследствие капиллярного поднятия грунтовых вод, и предохраняет гидроизоляцию отвредного воздействия окружающей среды. Об этом с полной уверенностью позволяютговорить его влагостойкие качества, а также его легкость и долговечность.
Пенополистирольныеплиты почти невесомы, удобны при транспортировке и монтаже, долговечны инадежны. Гарантированный срок их эксплуатации в условиях Крайнего Северасоставляет не менее 50 лет.
Закладкапенополистирола в наружные стены жилых домов позволяет в несколько раз снизитьтеплопотери, так как 12 см пенополистирола эквивалентны 2 м кирпичной стены и 4 м стены из железобетона. В пенополистироле сегодня остро нуждаютсястроительные объекты, расположенные в разных климато — географических зонах.
Пенополистирол — экологически чистый, нетоксичный тепло- и звукоизоляционный материалприменяемый в строительстве на протяжении уже 40 лет и зарекомендовавший себякак наиболее экономичный, удобный в применении и обладающий низкой степеньютеплопроводности и паропроницаемости.
Если сравнитьпоказатели теплопроводности пенопласта полистирольного с другими материалами,то плита из пенополистирола толщиной 50 мм равноценна по теплоизоляционным свойствам минераловатному сухому слою в 110 мм, сухому пенобетону в 500 мм, из дерева в 195 мм и кирпичной кладке в 850 мм! Таким образом, использование этих плит вызывает экономию строительства и эксплуатационных затрат в 20-50 раз!
/>
Рисунок 1.1 Пенополистирол
При производствепенополистирола не используется вредный для атмосферы газ фреон. Пенополистиролотносится к той группе пластмасс, которые при горении выделяют точно такие жегазы, как и при сжигании древесины или пробки. Современные пенопласты производятв огнестойком исполнении. Влага не влияет на теплоизолирующие свойства этогоматериала и не вызывает образование в нем бактерий и плесени, что позволяетшироко использовать Пенополистирол также и в пищевой промышленности.
1.3.2 Экструдированныйпенополистирол
Разновидностью изделийна основе полистирола является изоляционный материал из экструдированногополистирола, имеющий нулевую капиллярность, высокую прочность на сжатие,теплопроводность 0,027-0,033 Вт/(м К).
По сравнению с ППСэкструдированный пенополистирол дороже в 4-5 раз, но этому материалу отдаетсяпредпочтение, т.к. он обладает меньшей теплопроводностью. Изделия изэкструдированного полистирола обладают большей прочностью, соответствуютжестким требованиям по водопоглощению экологичности.
Экструдированныйполистирол характеризуется следующими свойствами:
плотность 25-45 кг/м3;
теплопроводность притемпературе 10°С -0,033 В/м К;
предел прочности присжатии: 0,15-0,7 Н/мм2;
водопоглощение поистечении 28 дней при переменной температуре 0,1-0,5% объема;
допустимая температураиспользования от — 50°С до +75°С;
не содержит фреонов,согласно Монреальскому протоколу.
неустойчив кУФ-излучению, требует защиты.
Экструдированныйполистирол не совместим с органическими растворителями, смолами.
Производители изоляциииз экструдированного пенополистирола
На рынке Украинытеплоизоляционные материалы из экструдированного пенополистирола представленынесколькими крупными зарубежными концернами: Sirap Gema International S. А.(Бельгия), BASF (Германия), Dow Chemical (США).
Крупная бельгийскаяфирма Sirap Gema International S.A выпускает изоляционный материал под торговоймаркой ISOFOAM.
Isofoam — окрашенный вжелтый цвет экструдированный твердый полистирол, характеризующийся хорошимитеплоизоляционными свойствами, очень низкой гигроскопичностью, высокойпрочностью при сжатии, классом огнестойкости В1.
Плиты Isofoam имеютмаркировку по типам Х2, ХЗ, Х4, XR, ХРН. В зависимости от марки плиты имеютразличные характеристики: прочность, теплопроводность, плотность и т.д. Размерыплит: длина 1250 мм и 2500 мм, ширина 600 мм, толщина 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120 мм. Изделия могут быть выполнены с различным профилем края, которыйимеет следующую маркировку: I — гладкий торец, L — пазовые торцы, D — торецтипа «шип и паз»
Аналогичный по качествутеплоизоляционный материал «Стиродур» и «Стиродур С»производит концерн BASF. Отличительная черта материала «Стиродур» — зеленый цвет и соответственно другая маркировка изделий.
«Стиродур»поставляется в виде плит стандартных типов. В основном в Украине пользуютсяспросом плиты типа 2800 плотностью 30 кг/м3 и 3035 плотностью 33кг/м3, другие типы плит завозятся под заказ.
Плиты«Стиродур» имеют гладкую водоотталкивающую поверхность и отличаютсядруг от друга теплопроводными свойствами, плотностью, прочностью на сжатие.
Размеры представленныхна рынке изделий: толщина от 20 до 200 мм, длина 1250 мм, 2500 мм, ширина 600 мм. Плиты предлагаются с ровными краями, уступчатым фальцем (тип S), в видешипа и паза (тип N).
Совсем недавно на украинскийрынок вышел американский концерн Dow Chemical, который производиттеплоизоляционный материал STYROFOAM (завод в Венгрии), представляющий собойплиты из ЭП голубого цвета.
Плиты Styrofoamвыпускаются, в зависимости от области их применения, нескольких видов: PerimateINS, Floormate, Styrofoam IB, Wallmate CW — для изоляции многослойных стен,Roofmate SL — для изоляции плоских кровель. В Украину завозятся два вида плит:Roofmate SL и Floormate.
Изделия отличаются другот друга плотностью, теплопроводностью, формой края. Плиты производятся состандартным типоразмером 1250x600 мм, только плиты Wallmate CW имеют размер2500x600 мм. Толщина изделий варьируется в пределах от 20 до 160 мм, что определяется видом плит.
Стоимость изделий марки«Стиродур» от $350 за 1 м3 и выше. Теплоизоляционные плиты Isofoam иStyrofoam дешевле — от $200 за 1 м3. При закупке больших партий плит фирмамипредусмотрены скидки.
Производство экструзионногоППС впервые в Украине осваивает Житомирский комбинат силикатных изделий.
Применение встроительстве
Спектр примененияматериалов этого класса почти не ограничен. Хорошие теплоизоляционные свойства,разнообразие видов, высокая прочность на сжатие, простота монтажа, отсутствиенеобходимости применения пароизоляционного слоя позволяют применятьэкструдированный полистирол в качестве изоляционного материала в наземном(стены, полы, потолки, крыши) и подземном строительстве, в транспорте, дляхолодильных камер, для теплоизоляции мостов и ледовых трасс, изготовления плиттипа «сэндвич» и в качестве защитного слоя против промерзания почвыпри строительстве автомобильных и железных дорог.
Легкие и прочные плитыиз ЭП подходят для утепления разных типов кровель. При утеплении двускатныхкрыш теплоизоляция мостов холода достигается расположением материала надстропилом. Высокая прочность позволяет установить над теплоизоляционным слоемобрешетку. При устройстве эксплуатируемых кровель используют плиты «Стиродур»типа 3035S, Isofoam X3L и Roof-mate SL.
В ассортиментепродукции марки Isofoam представлены профилированные теплоизоляционные плитыStirobit, предназначенные для укладки на профнастил и шифер, и рулонныйутеплитель Stirobit Roll, удобный при монтаже скатных кровель. Все эти плитыпокрыты слоем гидроизоляции.
Утепление полых стен,как правило, осуществляют плитами Isofoam X2D, X3D, X3L, «Стиродур»2800 и Wallmate CW, при этом не требуется дополнительная воздушная прослойка. Вкачестве внешней изоляции стен под облицовку рекомендуются плиты Isofoam XR,X2D, ХРН, «Стиродур» 2800 и Perimate INS. Теплоизоляционные плиты свыбитым вафельным узором («Стиродур» 2800S и Isofoam ХРН)предназначены для применения под слой штукатурки и другие покрытия внутри жилыхпомещений.
Важным свойством плит«Стиродур», Isfoam и Styrofoam является то, что при контакте с землейони не теряют прочности и не впитывают воду. Это дает возможность использоватьих для изоляции наружных подвальных стен зданий.
Хороший внешний вид,гладкая поверхность, малоподверженная загрязнению и легко моющаяся струей воды,делают плиты удобными для потолков спортзалов, складов.
Отличные прочностныехарактеристики позволяют использовать материал для изоляции любых видов половFloormate, «Стиродур» 2800 и Isofoam X2L, X3L.
Например, дляустройства полов на эксплуатируемых террасах и кровлях Isofoam предлагаетплитный утеплитель, покрытый слоем гранитной крошки. Он имеет плотность 50кг/м3 и размеры 600x600 мм.
Экструдированныйполистирол также может использоваться для нанесения слоев других материалов:дерева, клеящихся волокнистых тканей и других искусственных материалов. Плиты снанесенным слоем раствора, усиленные стеклотканью, можно использовать дляоблицовки кафелем, обшивки ванн, труб и т.д.
Важно отметить, что припокраске плит недопустимо использовать краски на растворителях. При пропиткедеревянных частей, непосредственно соприкасающихся с материалом, следуетизбегать применения средств, содержащих смолы и растворители.
/>
Рисунок 1.2Экструдированный пенополистирол
Учитываятеплофизические свойства ЭП, широту и удобство применения, можно утверждать,что, несмотря на высокую стоимость, материал оправдывает затраты.
1.3.3 Вспененныйполиэтилен
На рынке Украиныпредставлены материалы и изделия на основе вспененного полиэтилена Gemafon иThermaflex. Вспененный полиэтилен характеризуется закрытой пористой структурой,низким водопоглощением (менее 2%), теплопроводностью 0,045 Вт/м К, химическойстойкостью к большинству строительных материалов. Он изготавливается безиспользования фреона и экологически безопасен.
Gemafon — мягкийрулонный материал, используемый в основном для акустической изоляции бетонныхперекрытий под стяжкой, как выравнивающий слой под паркет или ковровоепокрытие, для изоляции стыков с целью устранения акустических мостов, каккомпенсационный и разделяющий слой на плоских крышах, для изоляции окон,термоизоляции бетона зимой и др. Материал выпускается шириной 1500 мм, длиной от 50 м и толщиной от 3 мм.
Материал Gemafon STD поDIN 4104 относится к классу пожаробезопасности ВЗ, Gemafon FR по DIN 4102 — кклассу В2.
Использование полотенGemafon толщиной 3 мм позволяет снизить уровень шума на 18 дБ, а толщиной 5 мм — на 20 дБ.
Gemafon легко укладываетсяна жесткие поверхности, по нему можно ходить, не повреждая ячеистую структуру.Полотна материала накладываются внахлест, перекрывая друг друга на 10 см, что следует учитывать при расчете заказа.
Thermaflex FR/AC — эластичныеоболочки и листы, предназначенные для изоляции трубопроводов системводоснабжения, отопления, кондиционирования, а также систем с носителямихолода.
Материал позволяетсохранять необходимую температуру воды, избегать потерь тепла при разводке теплоносителяпо зданию, избегать образования конденсата на трубах с холодной водой. Изделияне намокают и могут использоваться повторно после устранения аварий.
Техническиехарактеристики изделий: плотность 35-40 кг/м3, диапазон диаметров 6-114 мм, толщина изоляции 4-38 мм, рабочая температура от -85°С до +110°С, коэффициенттеплопроводности в этом диапазоне от 0,033 до 0.038 Вт/м К.
Thermaflex обладает нетолько прекрасными изолирующими свойствами, но и высокой технологичностью.Легкий, эластичный, безвредный, он просто монтируется на трубопроводы и системысложной конфигурации. Для малых диаметров труб изоляцию легко устанавливать надуги и колена. Для оболочек большого диаметра или толщины при помощи монтажныхсредств (клея, лент) легко готовятся монтажные формы для установки на сложныеучастки трубопроводов. Ассортимент Thermaflex включает также изделия соспециальными монтажными приспособлениями (пластиковый многоразовыйзамок-защелка), либо с различным ламинированием поверхности.
1.3.4 Вспученный перлит
Одним из широкоиспользуемых в строительстве утеплителей является вспученный перлит, которыйполучают из природного перлита (месторождение Фогош) в результате его обработкипри высокой температуре. Он обладает хорошими тепло- и звукоизоляционнымисвойствами, огнестоек, химически инертен и биостоек. Температура применениявспученного перлита в качестве теплоизоляционного материала от -200°С до+900°С, теплопроводность составляет 0,04-0,09 Вт/м К при насыпной плотности75-250 кг/м3. Вспученный перлит выпускают на Калиновском заводетеплоизоляционных материалов «Стройперлит» (Киевская область) и др.предприятиях. Его производят в виде песка, порошка, щебня, которые применяютпри производстве теплоизоляционных изделий и конструкций. На основе перлитавыпускают стеновые панели из керамзитоперлитобетона, мелкозернистогоперлитобетона, а для утепления кровель применяют битумоперлит,перлитофосфогелевые плиты. Производство таких изделий налажено на Броварскомзаводе строительных конструкций.
Основным недостаткомвспученного перлита является то, что при содержании влаги в количестве 10объемных процентов изолирующая способность уменьшается на 90%, т.к. перлитысодержат целлюлозу и очень гигроскопичны. Намокая, перлитовая изоляцияпревращается в песок, следовательно, она требует тщательной защиты от влаги.
/>
Рисунок 1.3 Вспученныйперлит
1.3.5 Вермикулитоваятеплоизоляция
Вспученный вермикулитполучают путем высокотемпературной обработки природного вермикулита. Врезультате этого процесса вермикулит превращается в легкий пористый материал,который используется для производства теплоизоляции.
Вспученный вермикулит,благодаря своим уникальным свойствам (низкая плотность, высокие звуке- итеплоизоляционные свойства, огнестойкость, кислото- и биостойкость), широкоприменяется в различных областях народного хозяйства (строительство, судо-, вгоно- и энергомашиностроение и т.д.). В Украине производство изделий на основевермикулита ограничено; это связано с тем, что сырье поставляется из России.Вместе с тем, Украина располагает огромными запасами вермикулита, которые до недавнеговремени были законсервированы.
Переработкойвермикулита занимается НПП «Вермикулит» (г. Киев). Выпускаются, взависимости от плотности, три марки вспученного вермикулита 100, 150 и 200.Вермикулит, используемый как засыпной теплоизоляционный материал, имеетпреимущества перед другими сыпучими или волокнистыми минеральными утеплителями.Если он уложен или засыпан в вертикальной полости, то в течение длительноговремени практически не уплотняется, не перетирается в порошок, не дает усадки иобладает упругостью. Теплопроводность вспученного вермикулита по фракциям: длякрупной — 0,098, средней -0,116, мелкой — 0,14 Вт/м К. Для теплоизоляции судоввыпускают специальные вермиклитовые плиты. Кроме того, вермикулит являетсяотличным сырьем для получения тонкого и супертонкого минерального волокна.
/>
Рисунок 1.4 Вермикулит
1.3.6 КСВ
Совсем недавноразработано новое связующее вещество, которое в качестве полуфабриката можетбыть использовано для изготовления различных строительных материалов и изделий.Это вещество получают из кремнеземистого сырья природного или техногенногопроисхождения с высоким содержанием кремнезема (более 80%) и каустической соды,которые подвергаются специальной обработке. На основе КСВ — полуфабрикатавыпускается искусственный пористый материал кремнезит. Он может использоватьсядля производства теплоизоляционных плит, легких бетонов и блоков, а также вкачестве теплоизоляционной засыпки. Материал в виде засыпки имеет размерыгранул до 5 мм, теплопроводность 0,05-0,06 Вт/м∙К, прочность на сжатие0,45 – 0,75 МПа и насыпную плотность 130-160 кг/м3. Стоимостькубометра материала эквивалентна $30. Производство такого материаланалаживается на киевском предприятии «Оболонь — КСВ» в Киеве. Ведутсяработы по наладке производства плитного теплоизоляционного материала на основеКСВ, который долговечен, не горюч, позволяет изолировать поверхности стемпературой до 700 °С. Технология производства КСВ — полуфабриката и изделийна его основе является экологически чистой и безвредной для здоровья человека.
1.3.7 Пеностекло
Компания " Будавтотранс" представила на украинский рынок новый высокоэффективный утеплительFOAMGLAS производства фирмы Pittsburgh Corning Europe (Бельгия). Материал суникальным сочетанием физико-механических и теплоизоляционных свойств прекраснозарекомендовал себя во всех областях строительства.
FOAMGLAS — это ячеистоепеностекло, технология изготовления которого обеспечивает получение легкогопрочного материала с закрытыми порами, чем обеспечивается его полная водо и паранепроницаемость. Благодаря этим качествам при использовании плит AMGLASотпадает необходимость применения пароизоляционных пленок и гарантированастабильность теплоизоляционных свойств в процессе эксплуатации.
Благодаря своейприроде, утеплитель из пеностекла относится к группе негорючих материалов иимеет неограниченный срок службы, на протяжении которого сохраняются еготеплоизоляционные свойства. Химический состав материала обеспечивает его защитуот грызунов, насекомых, бактерий, лишайников и мхов. Он устойчив к воздействиюкислот и предохраняет от коррозии соседствующие с ним материалы. С точки зренияэкологической безопасности это исключительно чистый материал, не содержащийфенолформальдегидных и других связующих.
Теплоизоляционный материалFOAMGLAS представляет собой жесткую высокопрочную плиту с постояннымифизическими свойствами и коэффициентом термического расширения таким же, как устали и бетона. Плиты выпускаются нескольких типоразмеров: 300 х мм, 450x600 мми 600x1200 мм, а толщина варьируется в пределах от 30 до 150 мм. В зависимости от типа изделия плотность колеблется от 105 до 165 кг/м3,коэффициент теплопроводности изменяется от 0,037 до 0,048 Вт/м°С. Прочность насжатие достигает 160 т/м2 Изоляция из вспененного стеклаиспользуется в широком диапазоне температур от – 260°С до + 730°С.
FOAMGLAS зарекомендовалсебя как экономичный утеплитель, позволяющий значительно снизить трудозатратыпри строительстве и материальные затраты в процессе эксплуатации объектов.Материал очень технологичен — легко монтируется и нарезается. Укладка плитпроизводится на горизонтальные и вертикальные бетонные, металлические идеревянные поверхности. Изоляция приклеивается горячим битумом, клеевымисоставами или крепится механически. При соблюдении технологии монтажа блокиFOAMGLAS обеспечивают полную однородность изоляции и отсутствие температурныхмостиков холода. При механическом повреждении теплоизоляционного слоя требуетсязамена всего лишь поврежденного участка, а не всей изоляции, что значительноудешевляет ремонт.
Высокая эффективность иисключительные технические характеристики материала делают его незаменимым приорганизации эксплуатируемых и «зеленых» кровель. FOAMGLAS широкоиспользуется для теплоизоляции различных типов кровли, полов и потолков,фасадов новых и реконструируемых зданий, при строительстве зданий и сооруженийс повышенной влажностью, таких как производственные помещения текстильной,табачной, пивоваренной промышленности, бассейнов и саун.
/>
Рисунок 1.5 Пеностекло
1.3.8 Теплоизоляция изнатуральной пробки
На украинском рынке представленыэкологически чистые теплоизоляционные и отделочные материалы на основенатурального сырья — коры пробкового дуба. AMORIM GROUP (Португалия) — крупнейшая в мире корпоративная группа, занимающаяся переработкой,производством и экспортом изделий из натуральной пробки. Фирмы Ipocork, Exhocorи Wicanders, входящие в состав Amorim Group как фирмы-производители,представляют на рынке пробковые изоляционные панели и отделочные материалы изпробки.
Пробковые панели — экологически чистый природный изоляционный материал. Клетки, из которых состоитпробка (около 40 миллионов в каждом см3), сочетают минимальное количествотвердого вещества и максимальное количество воздуха.
В качестве строительнойизоляции применяют панели из вспученной натуральной пробки. Сырье сначалагранулируют, затем нагревают до 400°С и спрессовывают в блоки. Пробка содержитсобственное клеящее вещество суберин, поэтому никакие дополнительные клеи неиспользуют. Пробковые изоляционные панели относительно легкие — 110-130 кг/м3,устойчивы к сжатию (максимальное давление 10000 кг/м2), изгибу,паронепроницаемы, обладают высокой упругостью, не подвержены усадке, имеюттеплопроводность 0,04 Вт/м К при 20°С, рабочие температуры от -200°С до +100°С.Длительное время (более 40 лет) сохраняют свои теплоизоляционные свойства и стабильностьразмеров. Пробка, помимо теплоизоляции, обеспечивает хорошую звукоизоляцию.
Важным качествомматериала является его неподверженность гниению, плесени и повреждениямпаразитами. Панели устойчивы к воздействию углеводорода, химически инертны,прекрасно защищают от механической вибрации, могут использоваться в контакте сбитумом, устойчивы к ультрафиолетовому излучению. При горении не выделяютвредных веществ (хлора, цианидов и др.) и после пропитки огнестойкими составамиотносятся к классу В1.
Применяют пробковыепанели при изоляции крыш, чердаков, мансард, внутренних и наружных стен, полов,холодильных камер. Панели удобны в монтаже, легко режутся, что обеспечиваетточную пригонку при установке, экономию времени и денег.
Агломерированные блокирежут на панели размером 1000 х 500 мм, при этом толщина панели может быть от 10 мм до 320 мм по желанию заказчика, стоимость материала от $6 за 1 м2 в зависимости от толщины изделия.
Завершая обзортеплоизоляционных материалов, хочется надеяться, что он поможет Вам выбратьнеобходимый изоляционный материал, удовлетворяющий конструктивным требованиям,достаточно долговечный и доступный по стоимости.
/>
Рисунок 1.6 Натуральнаяпробка
1.4 Вывод излитературного обзора
Таким образом изпроведенной работы я определил какие бывают холодильные камеры и в чем ихотличия. Узнал сколько разных видов теплоизоляции и в чем их различие которыепредставлены в таблице 1.1.
Таким образом изпроведенного аналитического обзора я можно определить влияние утеплителя на холодильнуюкамеру, определить оптимальные показатели холодильной камеры. Определитьвлияние улучшения теплоизоляции на холодильное оборудование, и на стоимостьизготовления холодильной камеры.
Таблица 1.1ПараметрытеплоизоляцииНаименование Теплопроводность, Вт/м∙К Содержание влаги в изоляции, %
Допустимая температура использования, oC
Плотность материала, кг/м3 Стоимость, кг Страна изготовитель Пенополистирол 0,03 ÷ 0,04 0,5 ÷ 3 80 ÷ — 180 15 ÷ 40 460 Украина Экструдированный пенополистирол 0,027 ÷ 0,033 0,1 ÷ 0,5 75 ÷ — 50 25 ÷ 45 350 Бельгия Украина Вспененный полиэтилен 0,033÷ 0,098 2 110 ÷ — 85 35 ÷ 40 Вспученный перлит 0,04 ÷ 0,09 10 900 ÷ — 200 75 ÷ 250 318 Вермикулит 0,04 ÷ 0,062 400 1200 ÷ -260 90 ÷ 375 1530 Украина КСВ 0,05 ÷ 0,06 700 ÷ — 100 130 ÷ 160 238 Пеностекло 0,04 ÷ 0,08 0 ÷ 5 500 ÷ -200 90 ÷ 170 Натуральная пробка
При t= 20 оС λ = 0,04 7 100 ÷ — 200 110 ÷ 130 50 Полиуретан 0.019 ÷ 0.03 1,2 ÷ 2,1 150 ÷ — 150 18 ÷ 130 120
2 ПОСТАНОВКАЗАДАЧИ
Рассчитать, подобрать иразместить охлаждающие приборы. В камере хранения пищевых продуктов водноэтажном холодильнике.
Температура камеры tк=- 20 оС, система охлаждения не посредственная. Площадь поверхностипола камеры Fс = 864 м2, высота камеры h= 5 м.
При расчетеоборудования камеры хранения мороженного мяса требуется определить тепловуюнагрузку на холодильное оборудование без учета дополнительных теплопритоков отэлектродвигателей вентиляторов. Рассчитать оборудованиякамеры хранения нужно определить площадь поверхности воздухоохладителей, ихчисло, установленную мощность электродвигателей вентиляторов, оснащенностькамеры охлаждающими приборами, а также абсолютный и удельный расходы металла,идущего на оснащение камеры охлаждающими приборами, оббьем и массу жидкогохладагента, находящегося в охлаждающихся приборах, удельную установленнуюмощность, количество воздуха, подаваемого в камеру, кратность циркуляции. Схемакамеры представлена на рисунке 2.1.
/>
Рисунок 2.1 Планировкахолодильной камеры
2.1 Расчет теплоизоляции для камеры хранения
Qогр — Количествотепла, проходящие через наружное ограждения камеры
/> (2.1)
где Тнар и Ткам. –температуры наружная и в камере соответственно К
F– площадь поверхности через которую происходит передача тепла м2
k – коэффициенттеплопередачи Вт/м2 К.
Qпрод — Количествотепла поступающее в холодильную камеру при хранении продуктов (Вт.)
Qинф — Количество теплапоступающее за счёт инфильтрации окружающего воздуха при открывании дверей (Вт.)
/> (2.2)
где Тпом и Ткам. –температуры в помещении и в камере соответственно К
F1– площадь поверхности через которую происходит инфильтрация м2
k1 – коэффициенттеплопередачи Вт/м2 К.
Qвентиляции– количество тепла поступающего в камеру с свежим воздухом
/> (2.3)
n– количество людей
V– оббьем воздуха необходимый на 1 человека
ρ – плотность воздуха
c –теплоёмкость воздуха
Qраб –количество теплоты выделяемое рабочими в камере
/> (2.4)
Qобщ –количество тепла поступающее в камеру
/> (2.5)
Проведен анализ нескольких видов теплоизоляции и построен графикзависимости теплопритоков в зависимости от толщины теплоизоляции рисунок 2.2
2.2 Расчет оборудования камеры хранения c оребреннымибатареями
Схема расположения оборудования приведена на рисунке 2.3
L – Длинапотолочной батареи определяют по формуле
/> (2.6)
где lcг – длинна головной секции (lcг=2,75м)
lсх –длинна хвостовой секции (lсх=2,75 м)
lсс –длинна средней секции (lсс= 4,5 м)
n –число средних секций
F – теплопередающаяплощадь поверхности потолочной батареи
/> 2.7)
Теплопередающая площадьповерхности секции зависит от длинны секции, шага оребрения и количества труб всекции. Потолочные батареи собираются из шеститрубных секций.
fc– теплопередающая поверхность головной секции (fc=17,5м2 )
fcx– теплопередающая поверхность хвостовой секции (fcx=17,5 м2)
fcc- теплопередающая поверхность средней секции (fc=27м2 )
Fs– суммарная теплопередающая площадь поверхности четырёх потолочных батарей.
/> (2.8)
Q– количество теплоты отводимое потолочными батареями
/> (2.9)
/>
1– пристенная батарея,
2 – потолочная батарея
Рисунок 2.3 Размещениебатарей в камере хранения
κ – коэффициентытеплопередачи потолочной батареи (κ=3,8 Вт/(м2 ∙К))
∆t– разница между температурами воздуха в камере и кипящего хладагента (∆t=10Со)
Qg– тепловая нагрузка пристенных батарей
/> (2.10)
Fp– теплопередающая поверхность пристенных батарей
/> (2.11)
np– необходимое число секций
/> (2.12)
fcz– площадь поверхности одной секции
Fp1- теплопередающая поверхность пристенных батарей
/> (2.13)
n1– количество пристенных секций из формулы 1.12 округляем
Fb- общая теплопередающая поверхность пристенных и потолочных батарей
/> (2.14)
an– оснащенность камеры охлаждающими приборами
/> (2.15)
Gm(x)– абсолютный расход металла, идущий на оборудование охлаждающих приборов камерынаходим по формуле 1.16
/> (2.16)
gcx– масса хвостовой секции потолочной батареи (gcx= 105,6 кг)
gcg–масса головной секции потолочной батареи (gcg= 105,6 кг)
gcc– масса средней секции потолочной батареи (gcc= 162 кг)
g– масса секции пристенной батареи (g= 162 кг)
gm– удельный расход металла, отнесённый к 1 м2 строительной площади камеры
/> (2.17)
Sплощадь– площадь поверхности пола камеры
Ltp– длинна труб потолочных батарей
/> (2.18)
m– количество параллельных труб в потолочной батареи
npb– количество потолочных батарей
Ltpr– длинна труб пристенных батарей
/> (2.19)
Lo– суммарная длинна труб батареи секций
/> (2.20)
V– оббьем жидкого аммиака в охлаждающих приборах находиться по формуле 1.21
/> (2.21)
ν – ёмкостьотрезка 1 м трубы
κ – коэффициентзаполнения труб батареи жидким аммиаком
Gam– масса жидкого аммиака
/> (2.22)
где ρam– плотность жидкого аммиака при to=– 30oC и ра= 675 кг/м3
2.3 Расчет оборудованиядля камеры с подвесными воздухоохладителями
Схема камеры сподвесными воздухоохладителями приведена на рисунке 2.4
Fbo– площадь поверхности воздухоохладителей находиться из зависимости и равняется
/> (2.23)
где κ1 –коэффициент теплопередачи и равняется κ1 = 12 Вт/(м2∙К)
nbo– число воздухоохладителей в камере
/> (2.24)
fbo– площадь поверхности принятого типа воздухоохладителя ВОП – 100 и равняется fbo=100м2.
n21– дополнительные воздухоохладителей для компенсации теплопритоковот работыэлектродвигателей вентиляторов
/> (2.25)
Qbo– количество теплоты отводимое этими аппаратами
/> (2.26)
Qd– действительный теплоприток в камеру
/> (2.27)
nдвигателей – число двигателей вентиляторов в одномвоздухоохладителе
N– установленная мощность одного двигателя
a1n– Оснащенность камеры охлаждающими приборами
/>
Рисунок 2.4 Размещениеподвесных воздухоохладителей в камере хранения
/> (2.28)
G1m– абсолютный расход металла, идущий на оборудование охлаждающих приборов камеры
/> (2.29)
где gbo– масса одного воздухоохладителя gbo= 828 кг
g1m– удельный расход металла
/> (2.30)
V1– оббьем жидкого аммиака в воздухоохладителях определяем из уравнения
/> (2.31)
νbo– вместимость одного воздухоохладителя νbo= 0,03 м3
κbo– коэффициент заполнения жидким аммиаком κbo= 0,5
Gam1– масса жидкого аммиака в охлаждающих приборах
/> (2.32)
S– удельная установочная мощность электродвигателей вентиляторов
/> (2.33)
V0– количество подаваемого в камеру воздуха находят из выражения
/> (2.34)
ν ν – расхододного вентилятора м3 /с
V11– кратность циркуляции ч-1
/> (2.35)
2.4 Экономический затратына строительство камеры хранения
Для строительствакамеры хранения нужно просчитать ее стоимость. Которую будут составлять расходына строительство самой холодильной камеры, холодильного оборудования.
Строительствохолодильной камеры включает в себя расходы на материал (теплоизоляцию), дверидля холодильной камеры, ленточные ПВХ завесы для уменьшения теплопритоков вкамеру, на работу монтажной бригады.
Холодильноеоборудование – стоимость теплообменников которые используются в холодильнойкамере, жидкого хладагента, на работу монтажной бригады.
S– расходы на строительство.
/> (2.36)
Где Sмат– стоимость теплоизоляции
Sдве– стоимость холодильной двери
S1мон– зарплата рабочей бригады
Sобр– стоимость оборудования для холодильной камеры
Sхла– стоимость жидкого хладагента
S2мон–зарплата рабочей бригады на установку холодильного оборудования
S=44730+6000+4000+378600+ 618+65000 =498948 ~ 500000 гривень
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В проведенной дипломнойработе было проанализировано холодильную камеру, точнее влияние качестватеплоизоляции на два вида холодильного оборудования. Для того,чтобы определить оптимальные показатели для использования одного или другоговида воздухоохладителя.
При выборе теплоизоляциирассчитали теплопритоки в камеру в зависимости от толщины теплоизоляциипредставлены на рисунке 2.2.
По типовому расчетухолодильного оборудования, проведен расчет двух видов испарителей: змеевиковогои подвесного воздухоохладителя, для охлаждения воздуха в холодильной камере.Чтобы определить какой из представленных воздухоохладителей, целесообразнейиспользовать в камере при определенной толщине теплоизоляции.
Поэтому произведенрасчет и построен график зависимости на расход материала, для изготовления испарителейв данную холодильную камеру. График приведен на рисунке 3.1.
Из этого графика видно,что до толщины теплоизоляции 190 мм целесообразнее применять подвесныевоздухоохладители, а свыше 190 мм выгодней использовать змеевиковые. Так как наних будут идти меньшие материальные затраты.
/>
Рисунок 3.1 Графикзависимости расхода металла на изготовления испарителя
Gm(x,12)– подвесных воздухоохладителей
G1m(x,3.8)– змеевиковых воздухоохладителей
Построен графикзависимости массы жидкого хладагента, находящегося в охлаждающих приборахкамеры от толщины теплоизоляции и представленный на рисунке 3.2
По графику жидкого хладагентавидно что подвесной в отличии от змеевикового требует меньшего количествахладагента. Но так как хладагент в отличии от оборудования дешевле,то он играет не очень существенную роль в материальных затратах.
Для того,чтобы быть полностью уверенным при выборе воздухоохладителя для камеры построенграфик себе стоимости показанный на рисунке 3.3 .
/>
Рисунок 3.2 Графикзависимости массы жидкого хладагента от толщины теплоизоляции
/>
Рисунок 3.3 График себестоимости
СПИСОКИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
1 http://www.frostland.com.ua/pages/refrigirating-chambers/
2 М.М.Голянд — Сборник примеров и лабораторных работ по курсу холодильноетехнологическое оборудование,Москва: Легкаяипищевая промышленность, 1981г
3 Е.М.Костенко — Устройство, ремонт иобслуживание холодильного оборудования,Киев: Основа,2004
4 http://www.vsv-group.com.ua/sendvich.htm
5 http://www.xiron.ru/content/view/19315/28/