Холодильная техника и технология

Министерство экономического развития и торговли РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский Торгово-Экономический институт
Кафедра торгово-технологического оборудования
Методические указания к решению задач по курсу
Холодильная техника и технология
(для студентов специальности 27.12.00 и 06.16.00)
Санкт-Петербург
2005

По холодильной технике и технологии на сайте ВУЗа выложена новая методичка, которая ни чем не отличается от М637. Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу "Холодильная техника и технология" (для студентов специальности 260501 и 080104) Контрольная работа 1, Cанкт-Петербург, 2007

Методичка 2007г отличается новыми ошибками от М637, например в методичке 2007г вопрос 41 пропущен, но есть вопрос N 50, а в методичке М637 не хватает вопроса 50.

Вопросы из контрольной работы на которые уже есть готовые ответы отмечены знаком +.

Для контрольной работы выполнены следующие задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32

Решенные задачи

Имеются решения следующих задач по холодильной технике и технологии:
1. Каков диаметр и масса трубопроводов холодильной машины, если холодильный агрегат находится на расстоянии 20м от воздухоохладителя холодильной машины (потерями по длине трубопровода пренебречь), если ее холодопроизводительность составляет Qо=3кВт. Холодильная машина работает в номинальном режиме.

2. Холодильный агрегат в номинальном режиме обеспечивает холодопроизводительность, равную Qо=2 кВт. Какова его холодопроизводительность в рабочем режиме, если температура кипения и конденсации равны tо=-25оС, tк=35оС? Холодильный агент R22. Перегрев холодильного агента в номинальном и рабочем режимах составляет 15оС, переохлаждение 5оС. С. Коэффициенты подачи в номинальном и рабочем режимах устанавливают по графику .

3. В какой мере (выразить в процентах) холодопроизводительность компрессора в номинальном режиме отличается от холодопроизводительности в рабочем режиме, если температуры кипения и конденсации в рабочем режиме составляют tо=-30оС, tк=40оС? Холодильный агент R134а. λном =0.75, λраб=0.9. Перегрев и переохлаждение для режимов работы холодильных машин принять по номинальному режиму.

4. При помощи номограммы оценить длительность охлаждения центра продукта форма которого подобна пластине от начальной температуры tнц=80оС до конечной tкц=4оС при α=40Вт/(м2⋅К) и а=400Вт/(м2⋅К), tс=-7оС, R=0.06м.,апр=0.16⋅10-6м2/с, λпр =0.6Вт/(м⋅К)

5. Подобрать холодильную машину для охлаждаемого объёма, имеющего размеры: 1.2×0.6×0.6м., если К=0.5 Вт/(м2⋅К), tн=20оС; tвк=2оС, а=4,1/сут., Q4=0.4⋅Q1,. Плотность воздуха находят по i-d диаграмме.

6. Оценить, какое из слагаемых Q1 или Q2 преобладает в расчете теплопритоков в холодильные камеры? Расчёт выполнить для холодильных камер, размерами 2×4м. и 20×40м. и высотой 2м. Удельная нагрузка продукта на единицу площади пола камеры равна 180кг/м2. Суточное поступление продукта – 680 кг/сут. Температура воздуха в камере tвк=2оС, температура наружного воздуха tн=20оС, К=0.5Вт/(м2⋅К). При подсчёте Q1 учитывать все теплопередающие поверхности ограждения холодильных камер. Q3 и Q4 равны нулю.

7. До какой температуры в центре будет охлаждён продукт при длительности охлаждения, равной 2 часам? Форма продукта - шар. tн=80оС, tс=-5оС, R=0.06м., λпр =0.64Вт/(м⋅К), апр=0,16⋅10-6м2/с, α =25Вт/(м2⋅К).

8. Холодильную машину работающую на хладоне R22 при tо=-30оС и tк=25оС, вместо R22 заполнили хладоном R134а. На сколько при этом изменилась удельная массовая холодопроизводительность килограмма холодильного агента?

9. На сколько изменится удельная холодопроизводительность килограмма холодильного агента R404a, если при неизменной температуре tк=40оС, температура кипения холодильного агента изменится с tо=-15оС до tо=-30оС ? Перегрев и переохлаждение холодильного агента принять по температурам номинального режима.

10. При помощи номограммы оценить длительность охлаждения продукта в центре, форма которого подобна пластине, от начальной температуры tнц = 80°С до конечной температуры tкц = 10°C. Температура теплоотводящей среды tс=5°С. Принять α = 300Вт/(м2∙К) и α = 3 Вт/(м2∙К), R=0.16 м, λпр = 0.64Вт/(м∙К), а = 0.16∙10-6 м2/с.

11. Оценить длительность замораживания блока рыбы (форма продукта подобна пластине) от начальной температуры tн=20оС до конечной в центре tкц=-20оС, если температура теплоотводящей среды равна tс=-30оС? tкр=-1оС, R=0.06 м., ρ=980кг/м3, α=30Вт/(м2⋅К), W=0.95, λпр=0.65Вт/(м⋅К), qл=335000Дж/кг, W=75%, со=2600Дж/(кг⋅К).

12. Определить количество тепла отводимого при замораживании 300 килограмм говядины, если начальная температура tн=20оС, конечная tк=-20оС,tкр=-1оС, tс=-40оС? R=0.12м., ρ=1080кг/м3, α=25Вт/(м2 ⋅К), Δλпр=0.95, λпр=0.6Вт/(м⋅К),W=75%.

13. Установить количество влаги ΔG, кг, осевшей за сутки на поверхности испарителя холодильного шкафа, если Fo=2м2. Габариты двери - 1.2⋅0.5м. Дверь открывается 60 раз в сутки на 5 секунд. tнв=20оС, tвк=2оС, ϕ=75%. Поток воздуха а входе и, соответственно на выходе из шкафа, затрагивает 1/3 площади сечения двери при скорости его движения v=0.2м/с. Влагосодержание воздуха определяется по i - d диаграмме.

14. При помощи (LgP - i) диаграммы для холодильного агента R22 установить интервал регулирования температуры кипения холодильного агента в испарителе и, соответственно, воздуха в холодильной камере, посредством реле давления РД-3, если дифференциал прибора установлен на значении давления 0.06 мПа, а значение давления, при котором холодильная машина выключится, соответствует величине 0.3мПа.

15. Установить интервал регулирования температуры воздуха в холодильной камере при помощи реле температуры ТР-1-02, если дифференциал установлен на значении "min", а на основной шкале температуры установлено значение температуры 7оС.

16. Для нормальной работы фризера мягкого мороженого требуется холодильная машина с холодопроизводительностью 1кВт, работающая при температуре кипения to=-35оС и температуре конденсации tк=30оС. Температура переохлаждения жидкого холодильного агента tпер=25оС, температура всасывания паров в компрессор tвс=-20оС. Подходит ли по холодопроизводительности к установке во фризер агрегат ФАК-1.5МЗ? λраб=0.6, λном=0.75. Номинальная холодопроизводительность агрегата ФАК-1.5МЗ при -15оС составляет 1860Вт, холодильный агент R22.

17. На сколько изменится удельная массовая холодопроизводительность холодильного агента холодильной машины, работающей на R134a, если температура воздуха, поступающего на конденсатор, повысится с 30оС до 50оС. Температура кипения холодильного агента остаётся неизменной, равной tо=-35оС. Принять разность температур между температурой воздуха и температурой конденсации 10оС, а перегрев паров равен 15оС и переохлаждение равно 5оС.(есть решение только по методичке М637: На сколько изменится удельная массовая холодопроизводительность холодильного агента холодильной машины, работающей на R717, если температура воздуха, поступающего на конденсатор, повысится с 30оС до 50оС. Температура кипения холодильного агента остаётся неизменной, равной tо=-35оС. Принять разность температур между температурой воздуха и температурой конденсации 10оС, а перегрев паров равен 15оС и переохлаждение равно 5оС.).

18. По технологическим соображениям в холодильной камере требуется установить температуру воздуха -12оС вместо ранее используемой для хранения продуктов +4оС. Возможно ли достичь указанной температуры в камере, используя ту же самую холодильную машину? Принять разность температур между температурой кипения холодильного агента R22 и воздуха в камере равной 15оС. Температура конденсации холодильного агента составляет 30оС. Теплоприток в холодильную камеру на режиме -12оС составляет Q =600 Вт. Принять V=1,79⋅ 10-3 м3/с. (есть решение только по методичке М637: По технологическим соображениям в холодильной камере требуется установить температуру воздуха (-12°C) вместо ранее используемой для хранения продуктов +4°C. Возможно ли достичь указанной температуры в камере, используя ту же самую холодильную машину? Принять разность температур между температурой кипения холодильного агента и воздуха в камере равной 15°C. Температура конденсации холодильного агента в обоих случаях составляет 30°C. Теплоприток в камеру на режиме -12°C составляет Qo=400 Вт. ( Vh=6.44 м3/ч. Холодильный агент R-22 ))

19. Произойдёт ли влаговыпадение на поверхности продуктов, если они выгружаются из холодильной камеры с температурой +8 С. Относительная влажность наружного воздуха составляет ϕ=75%, его температура 23оС.

20. В какой мере действительная холодопроизводительность компрессора отличается от номинальной при работе компрессора в режиме to=-25оС, и одинаковых температуре конденсации tк=30оС, перегреве и переохлаждении холодильного агента R134а. Коэффициенты подачи определять по рис. 4 приложения.
(есть решение только по методичке М637: В какой мере номинальная холодопроизводительность компрессора отличается от действительной при работе компрессора в режиме to=-25оС, и одинаковых температуре конденсации tк=30оС, перегреве и переохлаждении холодильного агента R22. Коэффициенты подачи принять равными по графику (рис.1) приложения.)

21. За 6 часов эксплуатации холодильной витрины, имеющей площадь поверхности испарителя Fo=4м2 на его поверхности образовался слой инея толщиной 0,02м. Насколько изменится за это время холодопроизводительность холодильдильной машины ? Исходная холодопроизводительность составляет 450Вт. Считать неизменными: to=-15оС и tвк=5оС, αвк=6Вт/(м2⋅К), αо=30Вт/(м2⋅К). Теплоперенос через металл не учитывать. Процесс теплопередачи происходит через плоскую стенку. Теплопроводность инея λин=1Вт/(м⋅К).

22. В процессе небрежной эксплуатации холодильной машины, обслуживающей стационарную холодильную камеру, оборвана капиллярная трубка ТРВ. Представить анализ возможных вариантов работы компрессора холодильной машины, если в качестве приборов автоматики, обеспечивающих регулирование холодопроизводительности холодильной машины, используются: реле температуры ТР-1-02, реле давления РД-1. Как изменится холодопроизводительность холодильной машины, если капиллярная трубка ТРВ не будет оборвана, но термобаллон будет отсоединён от испарителя?

23. Определить площадь поверхности теплообмена и суточный расход воды, протекающей через кожухотрубчатый проточный конденсатор. Температурный напор принять как среднеарифметический:
θ = tк – (tв1 + tв2)/2
Температуру воды на выходе из конденсатора принять равной tв2 = tв1 + Δt
tв1 = 16°С; Δt= 4°С; tк = 30°С.
Принять К = 400Вт/(м2 • К); qf = 9000Вт/м2, сW = 4190 Дж/ (кг•К); ρв = 1000 кг/м3; Qкд = 9000Вт.
Найти расход воды используя величину ее нагрева в конденсаторе.

24. Во сколько раз площадь поверхности испарителя с холодильной мощностью 6000Вт отличается от площади поверхности воздухоохладителя той же мощности. Ки = 4.5Вт/(м2∙К) – для испарителя, Кв = 14Вт/(м2∙К) – для воздухоохладителя, при температурном напоре θm = 16° - для испарителя и θm = 16° - для воздухоохладителя.

25. Работоспособность холодильной машины существенно зависит от правильного выбора диаметра трубопроводов холодильных машин,- всасывающего и нагнетающего. Определить их внутренний диаметр. Принять расчётную скорость движения холодильного агента во всасывающем трубопроводе и сортамент медных труб принять из приложения. Расчёт теоретического цикла холодильной машины работающей на R22 при тепловой нагрузке Qo=6000Вт осуществить для номинальных условий работы холодильной машины. to=-15оС, tк=30оС. Все данные принимать по максимальным значениям величин.

26. Оценить длительность размораживания куриных ножек, лежащих на неохлаждаемом поддоне от начальной температуры tн=-12°С до конечной температуры в центре продукта tц=0°С, если температура теплоотводящей среды (воздуха) равна tс=20°С? Принять, что форма продукта подобна пластине, а продукт отепляется воздухом с двух сторон δ = 2R, R = 0.01м, α = 15Вт/(м2∙К), С0=1600Дж/(кг∙К), W=75%, λпр = 0.63Вт/(м∙К), tкр=-1°С.

27.Какой толщины слой льда может нарасти в пластинчатом льдогенераторе за τ = 0,5 часа. Принять λм = 1.2 Вт/(м∙К), cM = 2095 Дж/(кг∙К), tc = -25°С, ρл = 980кг/м3, L = 335 кДж/кг.

28. Сможет ли работать холодильная машина на хладагенте R22 в диапазоне температур: to= -30оС и tк= 30оС, если допустимая температура конца сжатия пара равна 105оС. Перегрев холодильного агента 15оС, переохлаждение 5оС.

29. Осуществить расчёт толщины теплоизоляции внутренней стены холодильной камеры размером 2 × 2м. Температура воздуха снаружи tвн=25оС, температура воздуха в камере tвк=-15оС. Принять структуру стены: штукатурка, δ=0.02м., кирпич δ=0.25м., гидроизоляция - битум δ=0.002м., теплоизоляция - ?, штукатурка, δ=0.02м., листовой алюминий δ=0.001м., λал=100Вт/(м2⋅К).

30. Какое количество влаги g (кг) потеряет продукт, имеющий форму шара, в процессе его охлаждения в холодильной камере от температуры tпр = 20°С до температуры воздуха камеры tвк = -2°С? Принять R=0.04м, α = 25Вт/(м2∙К) a = 1.34∙10-7 м2/с, λпр = 0.488Вт/(м∙К), vлин = 7м/с. Охлаждение осуществляется до достижения температуры поверхности продукта tпр.к = 8°С, с0 = 3160Дж/(кг∙К), ρпр = 1160кг/м3; теплота испарения L = 2514кДж/кг.

31. Определить секундный и суточный расход холода для охлаждения холодильной камеры КХС-6 с поверхностью ограждений 28м и коэффициентом теплопередачи 0.45Вт/(м2⋅К). Температура воздуха внутри камеры 0оС, снаружи 20оС. В камере находится 500кг битой птицы, упакованной в картонные коробки. Теплоёмкость картона - 1.6кДж/(кг⋅К). Масса тары составляет 15% к массе продукта. Теплоёмкость продукта 2.5кДж/(кг⋅К). За сутки продукт охлаждается от начальной температуры продукта 10оС до конечной 0оС. Расход холода на вентиляцию и производственные потери принять равными по 0.1 от Q .

32. Будет ли наблюдаться влаговыпадение на наружной поверхности стекла холодильной витрины при следующих условиях. Температура воздуха внутри витрины 6оС, снаружи – 20оС. Относительная влажность наружного воздуха ϕ=70%. Коэффициент теплоотдачи с внутренней и наружной поверхности принять равными 4Вт/(м2⋅К). Теплопроводность стекла равна 0.6Вт/(м⋅К), толщина стекла 0.001м.

Дата выполнения: 05/01/2008

Теоретические вопросы

Вопросы из контрольной работы на которые уже есть готовые ответы отмечены знаком +.

1. Основные методы холодильной обработки продуктов и их краткая характеристика.(+)
2. Методы интенсификации охлаждения продуктов. Цель выполнения процесса.(+)
3. Теплофизические характеристики продуктов. Особенности изменения теплофизических характеристик при замораживании.(+)
4. Интенсификация замораживания продуктов. Цель выполнения процесса, краткая характеристика методов замораживания.(+)
5. Биохимические процессы в продуктах животного и растительного про- исхождения и их влияние на свойства продукта. (+)
6. Льдообразование в продуктах при замораживании. Особенности течения процесса. Связь с качеством замороженного продукта.(+)
7. Теплофизические основы процесса размораживания продуктов. Длительность процесса. Связь процесса размораживания с качеством продукта. (+)
8. Холодильное хранение продуктов. Возможная продолжительность хранения охлажденных и замороженных продуктов. Влияние основных параметров теплоотводящей среды на длительность процесса.(+)
9. Потеря влаги продуктом (усушка) при холодильной обработке и хранении. Методы борьбы с усушкой.(+)
10. Микрофлора продуктов. Особенности питания и дыхания микрофлоры. Методы борьбы с микрофлорой. (+)
11. Параметры теплоотводящей среды. Влияние параметров теплоотводящей среды на сохранность исходных свойств продуктов при холодильной обработке и хранении. (+)
12. Основные отличия теоретического цикла паровой компрессионной холодильной машины от цикла Карно.(+)
13. Целесообразность замены в схеме холодильной машины расширительного цилиндра дросселирующим устройством. (+)
14. Достоинства и недостатки сухого хода компрессора. Показать в диа- грамме T - S.(+)
15. В диаграмме T - S и LnP - i в цикле холодильной машины с учётом перегрева паров на всасывании в цилиндр компрессора и при переохлаждении холодильного агента перед дросселирующим вентилем, отобразить величины qo, qк, l. (+)
16. Чем обусловлена необходимость переохлаждения холодильного агента перед дросселирующим вентилем ? Показать в диаграммах T - S и LnP - i.(+)
17. В цикле в диаграммах T - S и LnP - i показать теплоту конденсации.(+)
18. Какие объёмные потери наблюдаются в компрессоре и чем они обусловлены ? Ответ иллюстрировать диаграммой P - V. (+)
19. Раскрыть физические процессы, протекающие в каждом аппарате холодильной машины. (+)
20. Отобразить влияние температуры конденсации и кипения холодильного агента в испарителе на величину удельной массовой холодопроизводительности килограмма холодильного агента. (+)
21. Достоинства и недостатки систем охлаждения воздуха в холодильной камере и торговом холодильном оборудовании. (+)
22. Эксплуатационные особенности компрессоров открытого типа. (+)
23. Достоинства и недостатки рассольной системы охлаждения. Схема рассольной холодильной машины. (+)
24. Эксплуатационные особенности ротационных компрессоров.(+)
25. Эксплуатационные особенности компрессоров с экранированным ротором. (+)
26. Назначение теплоизоляционных материалов. Оценка эффективности теплоизоляционного материала.(+)
27. Основные виды теплопритоков, поступающих в торговое холодильное оборудование. Расчёт и подбор камерного холодильного оборудования.(+)
28. Испарители и воздухоохладители. Требования к эксплуатации теплообменных аппаратов холодильных машин. (+)
29. Работа компрессора холодильной машины сухим ходом. Отделители жидкости и теплообменники холодильной машины. (+)
30. Регулирование подачи холодильного агента при помощи терморегулирующего вентиля (ТРВ). (+)
31. Приборы автоматики холодильных машин, обеспечивающие регулирование температуры воздуха в торговом холодильном оборудовании.(+)
32. Влияние цикличной работы холодильной машины на температуру воздуха в охлаждаемом объёме и качество хранимых продуктов. (+)
33. Фильтры и осушители в схеме холодильной машины. Устройство, место установки в схеме холодильной машины 11.
34. Сравнение холодопроизводительности холодильной машины, работающей в разном температурном режиме. Номинальный (стандартный) температурный режим.(+)
35. Физико-химические изменения в охлаждённом (замороженном) продукте животного происхождения.(+)
36. Льдогенераторы. Принцип получения чистого прозрачного льда.(+)
37. Фризеры мягкого мороженного. Получение взбитого мороженого высокого качества.(+)
38. Технические средства для охлаждения продуктов. Целесообразность охлаждения. Методы интенсификации охлаждения. (+)
39. Технические средства для замораживания продуктов. Целесообразность процесса. Методы интенсификации замораживания. (+)
40. Дополнительные средства воздействия на продукт при холодильном хранении. (+)
41. Вентиль постоянного давления, его место в холодильной машине, целесообразность применения. (+)
42. Понятие о кондиционировании воздуха в предприятиях общественного питания и торговли.(+)
43. Централизованные системы охлаждения для магазинов типа “Универсам”. Достоинства и недостатки систем охлаждения.(+)
44. Методы экономии воды, подаваемой на водяные конденсаторы холодильных машин.(+)
45. Методы утилизации тепла в системах централизованного холодоснабжения.(+)
46. Фризеры мягкого мороженного. Методы получения мороженного.(+)
47. Отделители жидкости холодильных машин. Устройство, место в схеме холодильной машины, целесообразность применения.(+)
48. Домашние холодильники. Основные типовые конструкции. Холодильники “No Frost”.(+)
49. Транспортное холодильное оборудование. Основные типы автомобильного холодильного транспорта. (+)

Дата выполнения: 01/03/2007