Wymiary wewnętrzne chłodni jabłek
A= 12,5 m B= 8,25 m C=6,25 m
Wymiary zewnętrzne chłodni:
Zostają uwzględnione warstwy : silikatu = 25cm oraz styropianu = 12 cm.
A
z
=A+2(0,25+0,12)m = 12,5+2(0,25+0,12)=13,24m
B
z
= B+2(0,25+0,12)m=8,25+2(0,25+0,12)=8,99m
C
z
=C+2(0,25+0,12)m=6,25+ 0,25 +0,12=6,62m
Obliczenie powierzchni wewnętrznej
F
w
=2*A*C+2*B*C+A*B
F
w
=2*12,5*6,25+2*8,25*6,25+12,5*8,25 = 362,5m
2
Obliczenie powierzchni zewnętrznej
F
z
=2A
z
*C
z
+2B
z
*C
z
+A
z
*Bz
F
z
= 2*13,24*6,62+2*8,99*6,62+13,24*8,99=413,35m
2
Obliczenie powierzchni przegrody budowlanej
F
x
= √𝐹𝑤 ∗ 𝐹𝑧 =√362,5 ∗ 413,35 =387,04m
2
1) Ciepło przenikające do otoczenia (Q
1
)
Q
1
=k*F
x
(t
1
-t
2
)*Ƭ [kJ/d]
Ƭ=24h/d
współczynnik przenikania ciepła danej przegrody k=0,22 [W/m
2
K]
[ W]=
[
𝐽
𝑠
] = [
0,001𝑘𝐽
1
3600
∗ℎ
] = [3,6
𝑘𝐽
ℎ
]
k=0,22*3,6=0,792 [
[
𝑘𝐽
𝑚
2
∗ℎ∗𝐾
]
temperatura wewnętrzna t
w
=2
℃ = 275,15 K
temperatura zewnętrzna t
z
=16
℃ = 289,15 K
Q
1
=0,792*387,04*(289,15-275,15)*24= 102995,98 [kJ/d]
A
B
C
Obliczenie jednostkowej objętości palety
Skrzyniopaleta
Vp=0,65*1,2*1=0,78[m
3
]
Obliczenie całkowitej objętości chłodni
V
C.CHŁODNI
=12,5*8,25*6,25=644,53m
3
Obliczenie objętości roboczej chłodni
Vr=0,83*0,92* V
C.CHŁODNI
=0,83*0,92*644,53=492,16 [m
3
]
Ilość palet mieszczących się w chłodni
n=
𝑉𝑟
𝑉𝑝
=
492,16
0,78
= ~630 [𝑝𝑎𝑙𝑒𝑡]
Masa jabłek w paletach (masa jabłek w jednej palecie 310 kg)
M=n*310 = 310*630=195300[kg]
2) Ciepło odprowadzone z produktu (Q
2
)
Ciepło właściwe jabłek przed zamrożeniem c
w= 3,78
[kJ/kg*k]
Temperatura początkowa produktu (jabłek) t
1
= 16
℃ = 289,15 K
Temperatura zamarzania produktu (jabłek) t
2
= 2
℃ = 275,15 K
Q
2
= M*c
w
*(t
1
-t
2
) =195300*3,78*(289,15-275,15)= 10335276 [kJ/d]
3) Ciepło zużyte do odprowadzenia wody z produktu (Q
3
)
Ilość odparowanej wody G=0,001*M=0,001*195300 = 195,3 [kgH
2
O/d]
Ciepło parowania wody w temperaturze produktu r=595[kcal/kg] * 4,19 [kJ/kcal]=2493,05[kJ/kgH
2
O]
Q
3
= G*r = 195,3*2493,05 = 486892,665 [kJ/d]
0,65m
1,2m
1
m
4) Ciepło wprowadzone do chłodni z opakowaniami i urządzeniami do składowania produktu
(Q
4
)
Temperatura początkowa t
1
= 16
℃ = 289,15 K
Temperatura końcowa t
2
=2
℃ = 275,15 K
Masa jednej palety –56 kg
Masa palet m= n*56= 630*56= 35280 [kg/d]
Ciepło właściwe drewna- c= 2,74 [kJ/kg*K]
Q
4
= m*c*(t
1
-t
2
) =35280*2,74*(289,15-275,15)= 1353340,8 [kJ/d]
5) Ciepło wentylacji (Q
5
)
Q
5
= M*(i
1
-i
2
)
M= n*V*p
Q
5
=n*V*p*(i
1
-i
2
)
Pojemność komory V, V=V
c
=644,53m
3
Wielokrotność wymiany powietrza n , obliczona ze wzoru Szolca
n=
70
√𝑉
=
70
√644,53
= 2,75 [
1
𝑑
]
Gęstość powietrza w komorze -ƿ, p=1,29[kg/m
3
]
Obliczenie entalpii dla wilgotności względnej na zewnątrz φ=60% oraz temperatury
początkowej t
1
= 16
℃
I
1
=[0,24*t +x(595 +0,47t)]* 4,19
Φ=
𝑥
𝑋𝑛
=> x= Φ*Xn
Obliczenie Xn dla
16℃
𝑋𝑛 =
0,0146 − 0,0106
5
+ 0,0106 = 0,0114
x= Φ*Xn =0,6 * 0,0114 =0,00684
I
1
=[0,24*16 +0,00684(595 +0,47*16)]* 4,19=33,35 [kJ/kg]
Obliczenie entalpii dla wilgotności względnej w środku φ=90% oraz temperatury
początkowej t
2
= 2
℃
I
1
=[0,24*t +x(595 +0,47t)]* 4,19
Φ=
𝑥
𝑋𝑛
=> x= Φ*Xn
Obliczenie Xn dla
16℃
𝑋𝑛 =
0,0054 − 0,0038
5
∗ 3 + 0,0038 = 0,00476
x= Φ*Xn =0,9 * 0,00476 =0,004284
I
1
=[0,24*2 +0,004284*(595 +0,47*2)]* 4,19=12,7 [kJ/kg]
Q
5
=2,75*644,53*1,29*(33,35-12,7)= 47215,6 [kJ/d]
6) Ciepło pracy silnika (Q
6
)
Q’
6
= 3600*P*(
1
Ƞ5
− 1) ∗ Ƞ
1
* Ƞ
2
* Ƞ
3
*Ƭ
Moc zainstalowanych silników -P, P=6 [kW]
Współczynnik uzyskania mocy zainstalowanego silnika -Ƞ
1
, Ƞ
1
= 0,85
Współczynnik obciążenia- Ƞ
2
, Ƞ
2
=0,6
Współczynnik przyswajania energii cieplnej -Ƞ
3
, Ƞ
3
= 0,9
Sprawność silnika elektrycznego -Ƞ
5
, Ƞ
5
= 0,8
Czas pracy silnik- Ƭ [h/d], Ƭ=10 [h/d]
Q’
6
= 3600*6*(
1
0,8
− 1) ∗ 0,85* 0,6* 0,8 *10=22032 [kJ/d]
7) Ciepło oświetlenia (Q
7
)
Q
7
= 3600*P* Ƭ [kJ/d]
Moc żarówek -P[kW] , P= 0,5 [kW]
Czas włączenia żarówek -Ƭ [h/d] , Ƭ=2 [h/d]
Q
7
= 3600*0,5* 2= 3600 [kJ/d]
8) Ciepło pracy ludzi (Q
8
)
Q
8
= n *q
1
* Ƭ
Liczba osób -n, n=2
Czas przebywania w ciągu doby- Ƭ[h/d] , Ƭ=1 [h/d]
Całkowite ciepło wydzielone przez 1 psobę w ciągu godziny -q
1
, q
1
=1100 [kJ/osoba]
Q
8
= 2*1100* 1 = 2200 [kJ/d]
9) Ciepło oddychania tkanki roślinnej (Q
9
)
Q
9
= M*q
Ilość towaru składowanego w pomieszczeniau -M [Mg] , M =195300 [kg]=195,3[Mg]
Jednostkowe ciepło oddychania dla okresu dobowego (dla 2℃ )-q [kJ/Mg] , q =1086[kJ/Mg]
Q
9
= 195,3*1086 = 212095,8 [kJ/d]
10) Straty dodatkowe (Q
10
)
Q
10
=(0,05
÷0,15)*∑
𝑄
𝑛=9
𝑛=1
𝑛
Q
10
= 0,10*(102995,98+10335276+486892,665+1353340,8+47215,6+22032+ 3600+2200+212095,8)=
1256564,88[kJ/d]
Tabela przedstawia bilans cieplny chłodni jabłek
Lp.
Pozycja bilansu
Q [kJ/d]
Udział procentowy [%]
Q
1
Ciepło przenikające z
otoczenia
102995,98
074
Q
2
Ciepło odprowadzone
z produktu
10335276
74,77
Q
3
Ciepło zużyte do
odprowadzenia wody z
produktu
486892,665
3,52
Q
4
Ciepło wprowadzone
do chłodni z
opakowaniami i
urządzeniami do
składowania produktu
1353340,8
9,79
Q
5
Ciepło wentylacji
47215,6
0,34
Q
6
Ciepło pracy siników
22032
0,15
Q
7
Ciepło oświetlenia
3600
0,02
Q
8
Ciepło pracy ludzi
2200
0,015
Q
9
Ciepło oddychania
tkanki roślinnej
212095,8
1,53
Q
10
Straty dodatkowe
1256564,88
9,09
Łącznie
13822214
100
Dobór sprężarki
Zamiana na Waty
Q= 13 822 214 [kJ/d] = 13 822 214 *(1000/86400)[J/s]= 159 979,32 [W]
W celu szybkiego ochłodzenia owoców otrzymany wynik powyżej dzielimy przez 2
Q[W]/2 = 79989,66W]
Obliczenie mocy mniejszej sprężarki , której moc minimalna będzie stanowiła 1/3 uzyskanej
wcześniej mocy (79989,66 [W])
Q
s1/3
= 79989,66/3 = 26 663,22 [W] = 27 [kW]
Obliczenie mocy większej sprężarki , której moc minimalna będzie stanowiła 2/3 uzyskanej
wcześniej mocy (79989,66 [W])
Q
s2/3
= 79989,66*
2
3
= 53 326,44 [W] = 54 [kW]
Dobrane sprężarki przedstawia tabela
Sprężarka
Producent
Model
Moc [kW]
Sprężarka mniejsza
Sprężarka większa