Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

w Warszawie

Wydział Inżynierii Produkcji

Andrzej Wilkowski

Numer albumu 144511

Numer ewidencyjny 3/20

ENERGETYCZNE ASPEKTY PRZECHOWYWANIA ŻYWNOŚCI W OBNIŻONEJ TEPMERATURZE.

Określenie bilansu energetycznego pomieszczeń chłodzonych.

Warszawa 2011

1. Obliczenia:

1. Ciepło przenikające z otoczenia (Q₁):

Q₁=k ·F_x ·(t_z-t_w)·τ [kJ/d]

k -sumaryczny współczynnik przenikania ciepła danej przegrody, [kJ/(m²·h·K)];

F_x -powierzchnia obliczeniowa, [m²];

t_z, t_w -temperatura zewnętrzna (otoczenia) i wewnętrzna (komory), [°C];

τ - czas, 24 [h/d]

k=0,25 [W/(m²∙K)]=0,9 [kJ/(m²∙h∙K)]
t_z =15°C

t_w =2°C
τ=24 h/d

Wymiary budynku: a) wewnętrzne: A=13m

B=7,5m

C=6m

b) zewnętrzne: D=0,25m

E=0,12m

A_z=A+2(0,25+0,12)=13+2(0,25+0,12)=13,74m

B_z=B+2(0,25+0,12)=7,5+2(0,25+0,12)=8,24m

C_z=C+0,25+0,12=6+0,25+0,12=6,74m

F_x=F_w*F_z^1/2,m²
F_w, F _z -powierzchnia wewnętrzna i zewnętrzna, m²

F_w=AB+2BC+2AC=13·7,5+2·7,5·6+2·13·6=343,5m²
F _z= A_zB_z+2B_zC_z+2A_zC_z=13,37·8,24+2·8,24·6,74+2·13,74·6,74=409,5m²
F_x=375,05m²

Q₁=0,3·375,05·(15°C-2°C)·24=8101,08[kJ/d]

2. Ciepło odprowadzone z produktów (Q₂):

Q₂=M·c_w·(t₁-t₂), [kJ/d]

M -masa produktu, [kg/d];

c_w -ciepło właściwe produktu przed zamrożeniem, (z tab.3.5 dla jabłek 3,79 [kJ/(kg·K)]);

t₁ -temperatura początkowa produktu, [°C];

t₂ -temperatura zamarzania produktu, [°C].

-objętość teoretyczna: V_t=A·B·C=13·7,5·6=585m³

-objętość robocza: V_r=0,7·V_t=0,7·585=409,5m³

-objętość jednej skrzyniopalety: V_p= 1·1,2·0,65=0,78m³

-liczba skrzyniopalet: n= v_r/v_p= 409,5/0,78=525

-masa surowca w jednej skrzyniopalecie: m_j=310kg

M=310kg·525=162750kg

(t₁-t₂)=13°C

Q₂=162750·3,79·13=8018692,5[ kJ/d]

3. Ciepło zużyte do odprowadzenia wody z produktu (Q₃):

Q₃=G·r, [kJ/d]

G -ilość odparowanej wody, [kg H₂O/d];
r -ciepło parowania wody w temperaturze produktu, [kJ/kg H₂O].

G=0,01·M=0,01·162750=162,75[kg H₂O/d]
r=595[kcal/kg]·4,19[kJ/kcal]=2493,05[kJ/kg]

Q₃=1627,5·2493,05=4057438,88[kJ/d]

4. Ciepło odprowadzone z opakowaniami (Q₄):

Q₄=m·c·(t₁-t₂), [kJ/d]

m -masa opakowań lub urządzeń do składowania i transportu, [kg/d];

c -ciepło właściwe materiału zużytego do opakowania lub materiału, z którego wykonano urządzenia do składowania i transportu, [kJ/(kg·K)];

t₁,t₂ -tepmeratura początkowa i końcowa, [°C].

-masa jednej skrzyniopalety: m_sp=55kg

m=55·525=28875kg

c=2,74[kJ/(kg·K)]

Q₄=28875·2,74·13=1028527,5[kJ/d]

5. Ciepło wentylacji (Q₅):

Q₅=n·V·ρ·(i₁-i₂), [kJ/d]

n- krotność wymiany powietrza w ciągu doby,

V -pojemność komory, [m³];

ρ -gęstość powietrza w komorze, [kg/m³];

i₁, i₂-entalpia powietrza świeżego i w komorze, [kJ/kg p.s.].

n=0,1[l/d]

V=585m³

ρ =1,247[kg/m³]

M= n·V·ρ= 0,1·585·1,247=72,9[kg/d]

I₁=[0,24·t₁+X·(595+0,47·t₁)]·4,19=[0,24·15+0,0053·(596+0,47·15)]·4,19=16,99[kJ/kg]

I₂=[0,24·t₂+X·(595+0,47·t₂)]·4,19=[0,24·2+0,0022·(596+0,47·2)]·4,19=5,98[kJ/ kg]

(I₁-I₂)= 16,99- 5,98=11,01[kJ/kg]

Q₅=72,9·11,01=802,63 [kJ/d]

6. Ciepło pracy silników (Q₆):

Q₆=3600·P·(1/ η ₅ -1)·η₁·η₂·η₃·τ, [kJ/d]

3600-równoważnik pracy, [kJ/kW·h];

P- moc zainstalowanego silnika, [kW];

η₅-sprawność silnika elektrycznego;

η₁-współczynnik wyzyskania mocy zainstalowanego silnika;

η₂-współczynnik obciążenia;

η₃-współczynnik przyswajania energii cieplnej,

τ-czas pracy silnika, [h/d].

P=3·2kW=6kW

η₅=0,8

η₁=0,85

η₂=0,6

η₃=0,9

τ=16h

Q₆=3600·6· (1/0,8-1)·0,85·0,6·0,9·16=39657,6[kJ/d]

7. Ciepło oświetlenia (Q₇):

Q₇=3600·P·τ, [kJ/d]

3600-przeliczenie 1kW·h na kJ (1kW·h=3,6MJ);

P-moc włączonych żarówek, [kW];

τ -czas włączenia żarówek, [h/d].

P= 2*0,2=0,4kW

τ =2h

Q₇=3600·0,4·2=2880[kJ/d]

8. Ciepło pracy ludzi (Q₈):

Q₈=n·q₁·τ , [kJ/d]

n -liczba osób znajdujących się w pomieszczeniu,

q₁-całkowite ciepło wydzielane przez 1 osobę w ciągu 1h, kJ;

τ -czas przebywania w ciągu doby, [h/d].

n=2 os.

q₁=1100[kJ/d]

τ=2h

Q₈=2·1100·2=4400[kJ/d]

9. Ciepło oddychania tkanki roślinnej (Q₉):

Q₉=M·q, [kJ/d]

M -ilość towaru składowanego w pomieszczeniu, [Mg];

q -jednostkowe ciepło oddychania dla okresu dobowego, [kJ/Mg].

M=162,75 [t]

q=850[kJ/t]

Q₉=162,75·850= 138337,5[kJ/d]

10. Straty dodatkowe (Q₁₀):

Q₁₀=0,08·
, [kJ/d]

Q₁₀=0,1·(8101,08+8018692,5+4057438,88+1028527,5+802,63+39657,6 +2880+4400+138337,5)= 0,1·13298837,69=1329883,8[ kJ/d]

2. Zestawienie pozycji bilansu cieplnego komory chłodniczej:

L.p	Pozycja bilansu	Ilość energii cieplnej [kJ/d]	Udział procentowy [%]
Q1	Ciepło przenikające z otoczenia	8101,08	0,06
Q2	Ciepło odprowadzone z produktów	8018692,5	54,81
Q3	Ciepło zużyte do odprowadzenia wody z produktu	4057438,88	27,74
Q4	Ciepło wprowadzone do chłodni z opakowaniami i urządzeniami do składowania	1028527,5	7,03
Q5	Ciepło wentylacji	802,63	0,01
Q6	Ciepło pracy silników	39657,6	0,27
Q7	Ciepło oświetlenia	2880	0,02
Q8	Ciepło pracy ludzi	4400	0,03
Q9	Ciepło oddychania tkanki roślinnej	138337,5	0,95
Q10	Straty dodatkowe	1329883,8	9,09
Ogólna ilość energii cieplnej odprowadzana z pomieszczenia chłodzonego		14628721,49	100,00

3. Dobór sprężarek chłodniczych.

Q₀=
, [W]

Q₀- godzinowe obciążenie cieplne;

Q- dobowe obciążenie cieplne;

τ_sp- czas pracy sprężarek, [h/d].

Q₀=14628721,49/22=664941,89[kJ/h]=184706[W]=184,7[kW]

Dobieram 3 sprężarki firmy CoolEnergy:

- 1 sprężarka Cool EVO 602 o wydajności 130 kW, pobór mocy 61kW

-1 sprężarki Cool EVO 161 o wydajności 45 kW, pobór mocy 21kW

-1 sprężarki Cool EVO 031 o wydajności 10 kW, pobór mocy 6kW

Łączna wydajność sprężarek wynosi 185 kW jest ona zbliżona do wyliczonej , a pobór mocy 88 kW.




---