1. Формирование исходных данных
Для определения тепловых нагрузок от технологических процессов Вашего производства рекомендуется использовать следующие формулы (1) и (2):
х 3600, где (1)Qo - потребная холодопроизводительность, кВт;
m - масса продукта, кг/сутки;
ср - удельная теплоемкость охлаждаемого продукта, кДж/кг х оС;
tн - начальная температура продукта, оС;
tк - конечная температура продукта, оС;
- время термической обработки, час.
х 3600, где (2)iн - теплосодержание продукта при температуре поступления, кДж/кг;
iк - теплосодержание продукта при температуре выпуска, кДж/кг.
Таблица 1
| Название | ср, кДж/(кг х оС) |
| Вино | 3,89 |
| Вода | 4,19 |
| Масло оливковое | 1,84 |
| Масло подсолнечное | 1,84 |
| Молоко | 3,93 |
| Пиво | 3,85 |
| Спирт этиловый (этанол) | 2,39 |
Таблица 2
| Продукты | Теплосодержание продукта (кДж/кг) при температуре продукта, оС | ||||||||||
| 2 | 4 | 8 | 10 | 12 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | |
| Масло сливочной | 101,4 | 106,5 | 121,4 | 129,8 | 138,6 | 155,3 | 182,8 | 204,2 | 221,4 | 240,0 | 253,6 |
| Молоко цельное | 326,8 | 334,4 | 350,7 | 358,5 | 366,0 | 378,0 | 398,0 | 418,0 | 437,0 | 458,0 | 477,0 |
| Простокваша, кефир | 8,0 | 15,9 | 31,4 | 39,4 | 47,3 | 59,0 | 78,6 | 98,4 | 118,0 | — | — |
| Сметана | 5,9 | 13,0 | 29,3 | 36,8 | 44,4 | 55,2 | 73,7 | 95,8 | 110,6 | — | — |
| Творог | 252,3 | 259,8 | 273,7 | 280,8 | 291,1 | 298,3 | 316,2 | 334,0 | 351,5 | — | — |
| Сыр | 25,2 | 31,0 | 42,3 | 47,7 | 53,2 | 61,5 | 75,7 | 89,6 | 103,8 | — | — |
| Мороженое сливочное | 234,0 | 240,9 | 254,4 | 267,9 | 277,8 | 294,3 | 311,0 | 311,0 | 328,0 | 344,6 | 361,4 |
2. Построение суточных диаграмм тепловой нагрузки
После определения нагрузок в каждом технологическом аппарате, выстраивается график почасовой суммарной суточной нагрузки на холодильное оборудование.
Через полученный график проводится срединная линия, по значению ординаты которой принимается мощность компрессора холодильной установки.
Следует учесть, что полученное значение мощности компрессора является минимальным и может изменяться в пределах до значения максимальной, пиковой, нагрузки. В случае установки оборудования, мощность которого соответствует пиковой нагрузке использование аккумуляции холода теряет смысл.
Далее определяется суммарная нагрузка Qпик в кВт всех участков, находящихся над срединной линией.
Мощность, поглощаемая таянием одной тонны льда составляет:
Отсюда, требуемое количество льда для снятия пика нагрузок составит:
Построение суточных диаграмм тепловой нагрузки позволяет наглядно определить периоды накопления и стаивания льда, а также эффективность использования аккумуляторов холода.
3. Пример выбора аккумулятора
В качестве примера рассмотрим работу мини-молочного завода по переработке молока в количестве 10 тонн в сутки.
Внимание: Структура и параметры Вашего технологического процесса могут отличаться от приведенного ниже, поэтому данный расчет следует рассматривать исключительно в качестве примера.
Приемка и охлаждение молока производится дважды в сутки с 8оо до 10оо и с 18оо до 20оо часов; охлаждение с 20оС до 4оС.
Воспользуемся формулой (2):
Охлаждение молока после пастеризации в установке ПОУ-5 в количестве 7600 кг с температуры 40оС до 4оС с 10оо до 12оо часов:
Q2 = 7600 х (477 - 334,4) / 2 х 3600 = 150,52 кВт;
Охлаждение обрата после сепарирования в той же установке в количестве 3300 кг в течение часа с 12оо до 13оо:
Охлаждение сливок в количестве 500 кг в период с 12оо до 13оо до температуры 8оС:
Охлаждение кефира в количестве 1000 кг до температуры 4оС в период времени с 13оо до 14оо часов:
Охлаждение творога в количестве 160 кг до температуры 10оС с 13оо до 14оо часов:
Охлаждение сметаны в количестве 500 кг до температуры 10оС с 14оо до 15оо часов:
Таким образом определены исходные данные для построения повременного графика нагрузки на холодильное оборудование.
Среднесуточная нагрузка составит около 30 кВт, поэтому минимальную мощность компрессора холодильной установки для данного технологического процесса примем равной Qо = 30кВт.
Для снятия пиковых нагрузок с 8оо до 14оо и с 18оо до 20оо часов потребуется в общей сложности 415 кВт (сумма площадей нагрузки над срединной линией на графике). Таким образом, используя формулу (3) подсчитаем требуемое количество льда:
Очевидно, что с увеличением установленной мощности холодильной установки, уменьшится требуемое количество накапливаемого льда и, следовательно, можно выбрать меньший типоразмер аккумулятора холода.
Очевидно также, что для снятия нагрузок впрямую (без аккумуляции холода) потребуется установка системы охлаждения производительностью 150 кВт т.е. в пять раз мощнее.