Классификация способов охлаждения камер холодильника

Для отвода теплоты и влаги из охлаждаемых помещений и технологических аппаратов в них устанавливают теплообменные аппараты, носящие название охлаждающих приборов. Поддержание заданного температурного и влажностного режима в камерах холодильника достигается совокупной работой холодильной машины и охлаждающих приборов.

В зависимости от вида охлаждающей среды способы охлаждения делятся на следующие группы:

– непосредственное охлаждение с помощью кипящего хладагента: при этом способе теплота, воспринимаемая охлаждающими приборами, передаётся непосредственно кипящему в них хладагенту; в этом случае охлаждающие приборы, расположенные в охлаждаемом помещении, являются испарителями холодильной установки;

– охлаждение хладоносителем (рассольное): здесь теплота в охлаждаемых приборах передаётся промежуточной среде – хладоносителю, с помощью которого она переносится к хладагенту, находящемуся в испарителе холодильной установки, обычно расположенном на некотором удалении от охлаждаемого объекта.При этом способе охлаждения отвод теплоты от охлаждаемого объекта вызывает повышение температуры хладоносителя в охлаждающих приборах без изменения его агрегатного состояния (охлаждающей средой является хладоноситель со средней температурой).

В зависимости от конструкций приборов охлаждения различают:

– трубчатое или батарейное охлаждение (при использовании батарей – охлаждающих приборов со свободным движением воздуха);

– воздушное охлаждение (при использовании воздухоохладителей – охлаждающих приборов с вынужденным движением воздуха);

– смешанное охлаждение (при использовании батарей и воздухоохладителей).

По условиям теплоотвода различают:

– охлаждение, при котором все проникающие в грузовое помещение теплопритоки отводятся от воздуха камеры;

– охлаждение с «перехватом» внешних теплопритоков: в этом случае в охлаждаемой камере устанавливаются приборы охлаждения (батареи, воздухоохладители), обеспечивающие отвод теплопритоков с поступающим грузом, при вентилировании и эксплуатационных, а внешний теплоприток «перехватывается» путем применения воздушного охлаждения со специальным воздухораспределением; приборами охлаждения, устанавливаемыми в теплозащитной рубашке холодильника; панельными батареями, экранирующими наружные ограждения или устройством динамической изоляции.

По способу размещения основного холодильного оборудования:

- централизованные системы холодоснабжения. В таких системах проектируют машинное отделение, в котором размещается основное и вспомогательное холодильное оборудование. К недостаткам таким систем относится большая площадь машинного отделения по отношению к площади всего холодильника; сложность и длительность монтажа холодильной установки; прокладка разветвленной сети трубопроводов; наличие большого количества запорной арматуры.

- децентрализованные системы охлаждения, которые позволяют сократить сроки монтажа холодильных установок, исключить необходимость в строительстве машинного отделения.

Выбор того или иного способа охлаждения определяется технико-экономическим сравнением различных систем охлаждения с учетом реальных особенностей монтажа и эксплуатации холодильной установки в каждом частном случае. В целом в настоящее время существует тенденция преимущественного применения систем непосредственного охлаждения, как более экономичных по первоначальным затратам, эксплуатационным расходам и более долговечных по сравнению с системами охлаждения посредством хладоносителей

Области применения того или иного способа определяются их особенностями, оказывающими влияние на технологический процесс, а также экономическими показателями. Холодильная установка при непосредственном охлаждении проще, так как в ней отсутствуют испаритель для охлаждения хладоносителя и насос для его циркуляции, вследствие чего эта установка требует меньших первоначальных затрат по сравнению с установкой косвенного охлаждения. Установка при непосредственном охлаждении требует и меньших затрат энергии: во-первых, вследствие того, что в охлаждаемых помещениях с одинаковой температурой t _пми одной и той же разностью температур t_nм - t_a при охлаждении хладоносителем появляется дополнительная разность температур в испарителе t_s - t_a, обычно находящаяся в пределах 4-6 К, вызывающая соответствующее понижение температуры кипения до значения t₀; во-вторых, при охлаждении хладоносителем появляется дополнительный расход энергии, обусловленный не только работой привода насоса, имеющего мощность N_н, но и дополнительной нагрузкой на компрессор, возникающей в результате превращения в теплоту работы насоса и подвода этой теплоты к хладоносителю.

Кроме того, применяемые в настоящее время хладагенты не взаимодействуют с черными металлами, в то время как некоторые хладоносители (рассолы и, в известной степени, вода) вызывают коррозию, что иногда существенно сокращает долговечность систем с охлаждением хладоносителем.

В то же время способу непосредственного охлаждения присущи и серьезные недостатки. Прежде всего, имеется опасность попадания хладагента в помещения (аппараты) при нарушениях плотности системы. Опасность для людей значительно увеличивается при применении токсичных хладагентов, например аммиака. Даже при использовании более безопасных хладагентов, таких как хладоны, применять непосредственное охлаждение помещений, в которых может находиться большое количество людей, нежелательно.

Недостатками способа непосредственного охлаждения долгое время являлись также трудность распределения хладагента по отдельным помещениям (при большом их числе) и трудность защиты компрессора от влажного хода. Эти трудности связаны с тем, что хладагент должен подаваться в приборы охлаждения различных помещений (аппаратов) в количестве, соответствующем теплопритокам в эти помещения. Но так как теплопритоки во времени изменяются по разным объектам самым различным образом, то при ручном регулировании подачи хладагента эта задача является очень трудоемкой и большей частью трудноразрешимой. В результате возникают недостаток хладагента в приборах одних помещений и переполнение жидким хладагентом приборов других помещений. Последнее обычно является причиной влажного хода компрессора и нередко гидравлических ударов с теми или иными нежелательными последствиями.

При охлаждении хладоносителем изменение тепловой нагрузки (при постоянном количестве циркулирующего хладоносителя) вызываеттолько уменьшение или увеличение его нагревания в охлаждающих приборах, что не влечет за собой опасных последствий. Регулирование же подачи хладагента в этом случае ведется только на один объект — испаритель, в котором колебания нагрузки от отдельных объектов в значительной степени компенсируют друг друга и часто мало отражаются на режиме работы испарителя и компрессора. В связи с этим обслуживание холодильных установок при косвенном охлаждении оказывается значительно проще, что в ряде случаев заставляло отказаться от непосредственного охлаждения, несмотря на ряд его преимуществ.

Такое соотношение достоинств и недостатков обеих систем долгое время не давало преобладающих преимуществ ни одной из них, вследствие чего на холодильных предприятиях обе системы получали примерно одинаковое распространение. Теперь это положение существенно изменилось в связи с широким применением автоматического регулирования и появлением холодильных установок, в которых значительно уменьшена опасность гидравлических ударов и предусмотрена автоматическая подача хладагента в камерные приборы охлаждаемых объектов. Поэтому преимущественное применение получают холодильные установки с непосредственным охлаждением как более экономич­ные по капитальным и эксплуатационным затратам и более долговечные.

Все же области применения холодильных установок с охлаждением хладоносителем еще велики, так как их приходится использовать там, где не могут быть применены установки с непосредственным охлаждением. Можно указать некоторые основные слу­чаи целесообразного применения косвенного охлаждения.

1. Когда использование непосредственного охлаждения не может быть допущено по условиям безопасности для людей, находящихся в охлаждаемых помещениях.

2. Когда по условиям осуществления технологического процесса необходим непосредственный контакт хладоносителя с воздухом, например для увлажнения и очистки воздуха в охлаждаемых помещениях.

3. Когда при транспортировке холода на относительно большие расстояния (больше 300-350 м) при использовании непосредственного охлаждения возникают потери давления хладагента во всасывающем трубопроводе, соизмеримые с понижением давления, обусловленным дополнительной разностью температур t_s - t₀ в испарителе. Если же для уменьшения потерь давления всасывающий трубопровод при значительной его длине делать большего диаметра, то это приведет к существенным затратам металла.

4. Когда условия эксплуатации не позволяют обеспечить необходимую плотность соединений труб, например в судовых холодильных установках, поскольку из-за деформаций и вибраций корпуса судна высока вероятность утечки хладагента, а ее устранение во время рейса может быть затруднено.

5. Когда при непосредственном охлаждении на температурукипения хладагента в охлаждающих приборах существенно влияет гидростатическое давление столба жидкого хладагента, например, в колонках для замораживания грунта в метро. Влияние давления столба жидкости в хладоновых охлаждающих приборах более значительно, чем в аммиачных, так как плотность жидкого R12 примерно в 2,2 раза больше плотности жидкого R717. Однако разность температур при том же давлении столба жидкости зависит еще от того, к какой группе по давлениям относится хладагент. Так, для R13, относящегося к агентам высокого давления, при температуре на поверхности-30 °С температура кипения на глубине 1 м будет отличаться от нее всего на 0,5 К (т. е. будет -29,5 °С).

6. Когда разветвленную систему при большой ее вместимости в случае непосредственного охлаждения пришлось бы заполнять сравнительно дорогостоящим хладагентом, например хладоном. По этой причине, например, охлаждение хладоносителем нередко встречается в хладоновых установках.

7. Когда утечка хладагента в охлаждаемую среду (или наоборот) из-за возможных течей в трубах или аппаратах может привести к существенному изменению качества этих сред., например, в охладителях молока.

8. Когда резкое возрастание тепловой нагрузки на охлаждающие приборы (например, при отводе теплоты реакции взрывного характера) может вызвать недопустимое повышение давления хладагента в аппарате.

В зависимости от того, каким путем теплота охлаждаемых (замораживаемых) тел передается хладагенту или хладоносителю, различают способы контактного и бесконтактного охлаждения. Каждый из этих способов может быть реализован как при непосредственном охлаждении так и при охлаждении хладоносителем. При контактном охлаждении хладагентом или хладоносителем охлаждаемое тело погружают в холодную (при охлаждении хладагентом кипящую) жидкость либо орошают ею. Так, пищевые продукты замораживают погружением в кипящий жидкий азот, а также орошением продуктов кипящим азотом. Возможно контактное охлаждение и жидкостей, если они не растворяются в хладагенте (например, охлаждение воды или водных растворов солей в кипящем хладоне RC318 или пропане).

Во всех случаях контактного охлаждения теплота от охлаждаемых тел передается охлаждающей среде за счет конвективного теплообмена в жидкости (или при кипячении), при высоких коэффициентах теплоотдачи, благодаря чему этот способ весьма эффек­тивен. Однако непосредственное соприкосновение охлаждаемого тела с охлаждающей средой не всегда возможно по санитарным требованиям, из-за возможных недопустимых изменений на поверхности тела, а также при охлаждении жидких тел в связи с возможным взаимодействием обеих сред.

Чаще используют способы бесконтактного охлаждения, в которых теплота передается через среду или среды, разделяющие охлаждающее и охлаждаемое тела. Интенсивность теплообмена в этих случаях зависит от термического сопротивления разделяющих сред.

В зависимости от вида охлаждающих приборов и способа организации циркуляции воздуха в охлаждаемом помещении бесконтактное охлаждение с передачей теплоты через воздух подразделяют на системы батарейного охлаждения (при использовании батарей — охлаждающих приборов со свободным движением воздуха),.воздушного охлаждения при использовании воздухоохладителей — охлаждающих приоборов с вынужденным движением воздуха и смешанное охлаждения (при использовании батарей и воздухоох­ладителей).

При циркуляции воздуха в охлаждаемом помещении изменяется не только его температура, но и влажность. Омывая поверхность охлаждающих приборов воздух охлаждается и осушается; нагреваясь у поверхности ограждений и охлаждаемых тел, воздух вновь приобретает способность к поглощению влаги. Таким образом, при бесконтактном охлаждении теплообмен может сопровождаться массообменом, что усложняет процесс и вызывает потери массы обрабатываемых неупакованных продуктов, содержащих влагу.

Системы батарейного охлаждения

При батарейной системе охлаждения возникает свободная конвекция воздуха, вызываемая разностью плотностей воздуха у охлаждающих приборов и у поверхности охлаждаемых тел.

При расположении охлаждающих приборов у потолка (потолочная батарея) или у стен (пристенная батарея) охлаждаемого помещения возникает циркуляция воздушной среды (рис. 5.4), так как у батарей плотность воздухаувеличивается вследствие охлаждения и осушения и он опускается вниз. У поверхности продуктов и ограждений воздух нагревается и увлажняется, под влиянием этих двух факторов плотность воздуха уменьшается, и он поднимается вверх. Скорость воздуха в помещении со свободной конвекцией находится в пределах 0,05 - 0,15 м/с.

При батарейном охлаждении из-за малой и неравномерной скорости свободного движения воздуха возникает сравнительно большая разница между значениями температуры и влажности воздуха в различных зонах помещения. Обычно температура воздуха у пола на 2-4 К ниже, чем у потолка, у охлаждающих приборов ниже, чем при удалении от них, причем эта разница в некоторых случаях доходит до 3-5 К. Для обеспечения равномерного распределения параметров воздуха по объему помещения целесообразно применять батареи из гладких труб и размещать их по всей площади ограждений, через которые поступают максимальные теплопритоки. Но возникают трудности при оттаивании инея с поверхности батарей, уменьшается высота штабеля.

На многих холодильниках широко распространены батареи из оребренных труб, которые более компактны, чем гладкотрубные.

Однако, в связи с тем, что значительные поверхности ограждений оказываются не защищенными от теплопритоков, возникает неравномерность распределения температуры по объему камеры. Наличие потолочных батарей в помещениях с положительными температурами воздуха приводит к таянию инея на поверхности батарей и стеканию талой воды на продукты. Поэтому нежелательно применять потолочные батареи в помещениях с температурой выше 0⁰С.

Разработаны системы охлаждения, позволяющие увеличить относительную влажность воздуха в охлаждаемых помещениях.

Одно из таких решений – устройство теплозащитной рубашки. В воздушных проходах циркулирует воздух, предварительно охлаждаясь во внекамерных приборах охлаждения. При этом воздух отводит внешние теплопритоки через ограждения. Для отвода внутренних теплопритоков в камере расположены потолочные батареи небольшой поверхности. Устройство теплозащитной рубашки связано с необходимостью увеличения капзатрат, снижения грузового объема камер, но может окупиться сокращением усушки продуктов.

Менее затратной и более гибкой является система экранирования батарей ледяными экранами в камерах хранения неупакованных мороженых продуктов. Собирают экраны из деревянных рам, натягивая на них ткань, экраны устанавливают на расстоянии 400 мм от батарей и с двух сторон на них намораживают слой льда толщиной 1-2 см. Благодаря сублимации льда в камере поддерживается высокая относительная влажность, что значительно снижает усушку неупакованных продуктов. Периодически на экранах восстанавливают слой льда. Чтобы защитить груз от усушки под влиянием теплопритока сверху, штабель покрывают тканью и намораживают лед толщиной 2-3 см. Кроме того, лед насыпают и под штабель для уменьшения влияния теплопритока через пол. Недостаток – трудоемкость при первичном намораживании льда и при его восстановлении.

Один из вариантов создания теплозащитной рубашки – панельная система охлаждения. Все ограждения камеры отделяются от внутреннего объема металлическими стенками с приваренными к ним змеевиками приборов охлаждения (панели). Между панелями и ограждениями создается воздушный проход шириной 200 мм. Таким образом, все внешние и внутренние теплопритоки будут отводиться панелями, а температура воздуха в камере близка к температуре кипения хладагента, относительная влажность воздуха в камере будет приближаться к 100%. Недостатки – большой расход металла, сложность удаления талой воды при оттаивании панелей со стороны воздушного прохода.

Характеристикой количества охлаждающих приборов, установ­ленных в охлаждаемом помещении, является оснащенность А по­мещения приборами, представляющая собой площадь поверхности охлаждающих приборов, приходящуюся на 1 м² строительной пло­щади помещения, т. е. A=F_Q/F

Система воздушного охлаждения. Система воздушного охлаждения характеризуется вынужденным движением воздуха в помещении и значительно большими его скоростями, доходящими в отдельных устройствах до 10 м/с

Схематично один из вариантов воздушного охлаждения представлен на рис. Воздух из помещения всасывается через всасывающий канал 1 вентилятором и подается в воздухоохладитель 3, являющийся местным охлаждающим прибором, в котором воздух охлаждается и осушается, а затем направляется по нагнетательному каналу 2 в помещение, где он нагревается и увлажняется, отнимая теплоту и влагу от охлаждаемых тел. Здесь циркуляция воздуха обеспечивается вентилятором. Здесь 1 — всасывающий канал; 2 — нагнетательный канал; 3 — воздухоохладитель.

По способу подачи воздуха в охлаждаемые помещения различают канальную и бесканальную системы. Канальные, в свою очередь, разделяются на одноканальные и двухканальные.

При одноканальной схеме в камере находится только нагнетательный канал. Воздух всасывается через окно в корпусе воздухоохладителя, охлаждается и нагнетается по каналу, проложенному над грузовым проходом. Холодный воздух поступает в охлаждаемое помещение через круглые или щелевые сопла, создавая равномерную циркуляцию воздуха по всему объему камеры.

При двухканальной системе воздух из охлаждаемых камер по каналу отсасывается вентилятором и прогоняется через воздухоохладитель, в котором охлаждается и осушается, и по второму каналу нагнетается обратно под потолком камеры.

Для локализации поступающей снаружи конвективной теплоты нагнетательные каналы чаще размещают у наружных стен, а окна для подачи воздуха выполняют на нижней поверхности канала; при таком расположении каналов и окон холодный воздух, выходящий из окон, создает воздушную завесу у наружных стен.

Всасывающие каналы обычно размещают у внутренних стен, а их окна — на боковой поверхности канала, с тем чтобы удалять более легкий теплый и влажный воздух.

Объемная подача воздуха V_о в помещение, необходимая для отвода теплопритока Q_o6,

где р_в — плотность подаваемого воздуха; i_пм — энтальпия воздуха охлаждаемого помещения; i_в — энтальпия подаваемого воздуха.

Для определения энтальпии воздуха, подаваемого в помещение, обычно считают, что при канальной раздаче воздуха его температура на 3-5 К ниже температуры воздуха в помещении, т. е. t_пм ^— t_в = 3 5 К; увеличение этой разности температур особенно нежелательно в помещениях для хранения охлажденных продуктов, так как возможно подмораживание или нежелательное понижение температуры грузов, находящихся возле окон нагнетательных каналов. Относительная влажность воздуха, подаваемого в помещение, примерно 90-95 %, ее уточняют при расчете воздухоохладителя.

Канальной системе свойственны такие особенности.

1. Заметная скорость движения воздуха наблюдается лишь в зонах помещения вблизи от окон нагнетательных каналов и возле последнего окна (у вентилятора) всасывающего канала; в большей части помещения скорость движения воздуха лишь немного превышает скорость естественной циркуляции. Наблюдения на холодильных установках показали, что ни место расположения вытяжного (всасывающего) отверстия, ни число окон всасывающего канала не оказывают заметного влияния на направление и скорость воздуха в помещении; характер циркуляции воздуха определяется в основном расположением приточных (нагнетательных) отверстий и скоростью выхода из них воздуха. Таким образом, всасывающий канал оказывается лишним и от него часто отказываются; для забора воздуха из помещения оказывается достаточным устройство одного отверстия непосредственно возле вентилятора (или у воздухоохладителя).

2. Каналы занимают заметную долю объема помещения и тем самым ухудшают его использование.

3. Система характеризуется повышенным расходом энергии, во-первых, из-за необходимости преодоления сопротивлений в самих каналах, во-вторых, из-за подачи в помещение относительно большого количества воздуха (в связи с небольшой предусматриваемой разностью температур, на которую должен нагреваться воздух в помещении).

Бесканальная система или система с сосредоточенной подачей воздуха в помещения основана на применении различных сопел (насадков), через которые воздух выходит в виде струй с относительно высокими скоростями.

При бесканальной системе широко применяют вертикальные воздухоохладители (как сухие, так и мокрые), располагаемые непосредственно в охлаждаемом помещении. Воздух всасывается из помещения через окно в нижней части воздухоохладителя, установленного у торцевой стены помещения. Воздух охлаждается, омывая батареи воздухоохладителя, после чего центробежным вентилятором 3 подается в помещение через сопло.

При смешанной системе охлаждения помещение оборудуется приборами как батарейного, так и воздушного охлаждения. Такую систему применяют, например, в универсальных камерах.

Области применения систем батарейного и воздушного охлаждения определяются условиями технологического процесса и экономическими показателями этих систем. К технологическим показателям, по которым следует сравнивать системы охлаждения, можно отнести: равномерность значений параметров воздушной среды по объему помещения; постоянство численных значений этих же параметров во времени; интенсивность охлаждения и усушки продуктов. К экономическим показателям относятся относительные величины первоначальных и эксплуатационных затрат.

При воздушном охлаждении воздух лучше перемешивается, вследствие чего резкой разницы в значениях параметров воздушной среды по объему не наблюдается.

Более высокие скорости воздуха, свойственные системам воздушного охлаждения, интенсифицируют процесс теплообмена как между охлаждаемым телом и воздухом, так и между воздухом и охлаждающими приборами (коэффициент теплоотдачи при воздушном охлаждении возрастает в среднем в три-четыре раза). Благодаря этому сокращается время охлаждения тел и тем самым уменьшается продолжительность холодильной обработки. Интенсифицируется и процесс влагообмена: испарение влаги с поверхности продукта увеличивается по сравнению с батарейным охлаждением. Поэтому при длительном хранении тел, с поверхности которых может испаряться влага, при высоких скоростях воздуха потери массы будут больше.

Главной статьей первоначальной стоимости холодильного оборудования охлаждаемых помещений является стоимость труб для охлаждающих приборов. Пропорционально увеличению коэффициента теплопередачи теплообменных аппаратов при воздушном охлаждении уменьшается потребность в трубах.

При воздушном охлаждении возрастают эксплуатационные затраты не только в связи с расходом энергии на работу вентиляторов, но и в связи с тем, что эта энергия, превращаясь в теплоту, приводит к необходимости увеличения холодо-производительности компрессоров. Таким образом, если мощность вентиляторов N, то не только холодопроизводительность установленного оборудования увеличивается на это значение, но еще и возрастает мощность двигателя компрессора.

Такого дополнительного расхода энергии нет в устройствах для охлаждения и замораживания продуктов контактными способами, чем они выгодно отличаются от устройств воздушного охлаждения. Все же, несмотря на повышенный расход энергии, воздушное охлаждение имеет значительные достоинства и получает все большее применение как в помещениях и аппаратах для холодильной обработки продуктов, так и в помещениях для хранения продуктов, хранящихся в упаковке и таре. Исключение могут составлять только помещения для длительного хранения неупакованных продуктов, с поверхности которых может испаряться влага. В таких помещениях при отсутствии регулирования влажности воздуха пока чаще применяют систему батарейного охлаждения, поскольку в этом случае на первый план выдвигается необходимость уменьшения усушки продуктов.

 

Лекция 6. Изоляция охлаждаемых помещений.

Виды изоляции помещений холодильников. Назначение изоляционных слоев ограждения. Сведения о направлении и интенсивности потоков теплоты и влаги в ограждения холодильников. Расчет температурных полей неоднородного ограждения. Теплоизоляционные и гидроизоляционные материалы, их виды, свойства и предъявляемые к ним требования. Виды теплоизоляционных материалов, применяемых в ограждениях холодильников. Свойства применяемых теплоизоляционных материалов. Виды паро- и гидроизоляционных материалов и их свойства.

 

Наличие теплоизоляционных наружных и внутренних ограждений является важнейшей характерной особенностью охлаждаемых помещений холодильных предприятий, отличающей их от аналогичных конструкций других промышленных зданий. При строительстве холодильного предприятия на создание изоляции приходится 25-40 % стоимости всего сооружения, а на каждую тонну вместимости холодильника расходуется до 0,6 м³ теплоизоляционных материалов, в связи с чем должно быть уделено серьезное внимание правильному выбору изоляционного материала, тщательному проектированию и выполнению изоляционных конструкций ограждений.

Отсутствие изоляции или уменьшение ее термического сопротивления приводят к невозможности поддержания в охлаждаемых помещениях нужных теплового и влажностного режимов, увеличению усушки продуктов, порче хранящихся ценных грузов и увеличению расхода энергии на производство холода. Все это указывает на необходимость внимательного подхода к широкому кругу вопросов, относящихся к изоляции охлаждаемых помещений.

Поскольку в охлаждаемых помещениях поддерживается температура t_пм, более низкая, чем температура окружающей наружной среды t_н, то между окружающей средой и охлаждаемым помещением существует перепад температур ∆ t = t_н — t_пм, а в самом ограждении — температурное поле. Перепад температур является движущей силой теплового потока, проходящего через наружные ограждения внутрь охлаждаемого помещения. Плотность этого теплового потока.

(1)

где R_н — термическое сопротивление наружного ограждения.

Так как температура наружного воздуха обычно значительно выше температуры воздуха охлаждаемого помещения, то и содержание влаги в наружном воздухе оказывается больше, чем содержание влаги в воздухе охлаждаемого помещения. В результате возникают перепад влагосодержаний, или перепад парциальных давлений (упругости) водяного пара ∆ p = р_н- р_пм по обеим сторонам ограждения, и влажностное поле (поле упругости водяного пара) внутри ограждения. Наличие этого перепада давле­ний вызывает поток водяного пара, который диффундирует через ограждение, и плотность этого потока, кг/(м²×с)

(2)

где Н_н — сопротивление ограждения паропроницанию, м²×с×Па/кг.

Полностью исключить потоки теплоты и водяного пара при наличии ∆ t и ∆ р невозможно, так как это потребовало бы выполнения ограждений с бесконечно большими сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию. Однако, увеличивая в рациональных пределах указанные сопротивления, можно существенно уменьшить проникновение теплоты и водяного пара. Эта задача выполняется с помощью изоляции, которая представляет собой элемент ограждения охлаждаемых помещений или производственного сооружения, обладающий значительным сопротивлением прохождению теплоты и влаги и вследствие этого существенно уменьшающий их проникновение через ограждения. Проникание в охлаждаемое помещение теплоты и влаги приводит к одному и тому же конечному результату — увеличению тепловой нагрузки на холодильное оборудование, установленное в охлаждаемом объекте. Следовательно, изоляция, уменьшая теплопритоки и влагопритоки, способствует уменьшению расхода энергии на холодильную установку при поддержании заданного режима в охлаждаемом объекте.

Так как для испарения влаги с поверхности продуктов, находящихся в охлаждаемом помещении, необходимо подводить теплоту, то уменьшение теплопритока в помещение способствует сокращению усушки продуктов. Как известно, каждый килоджоуль теплоты, проникающей в помещение с температурой -18 °С, где хранятся неупакованные пищевые продукты, вызывает испарение примерно 0,036 г влаги с их поверхности (а при -10 °С — около 0,062 г на 1 кДж). Таким образом, изоляция, уменьшая теплопритоки, способствует более длительному сохранению качества продуктов, хранящихся в охлаждаемом помещении.

Значение тепловой изоляции состоит еще и в том, что ее наличие позволяет приблизить температуру внутренней поверхности ограждения к температуре воздуха внутри помещения. Поэтому на рис. 1, б, где показано ограждение, изолированное слоем теплоизоляционного материала 1, разность температур у внутренней поверхности ог­раждения значительно меньше, чем у поверхности того же ограждения, но неизолированного (рис. 1, а). Большая разность температур между внутренней поверхностью и воздухом в помещении создает усиленную циркуляцию воздуха у ограждений и повышенную усушку грузов, хранящихся вблизи ограждений, а также мо­жет привести к отеплению этих грузов в летнее время или к их подмораживанию в зимнее время при t_н < t_пм. Подмораживание грузов также может происходить при недостаточной изоляции внутренних ограждений, отделяющих низкотемпературные помещения от помещений, в которых хранятся охлажденные продукты при более высоких температурах.

Большая разность температур на поверхности ограждений может быть причиной конденсации влаги на поверхности с теплой стороны, поскольку возможно понижение температуры именно этой поверхности ниже температуры точки росы окружающего воздуха.

В соответствии с изложенным изоляция представляет собой единство (сочетание) теплоизоляционного материала, пароизоляци-онного (гидроизоляционного) материала и несущей конструкции.

Изоляционная (теплоизоляционная) конструкция - это ограждение охлаждаемых объектов. Ограждения холодильников, выполняемые по старой технологии из традиционных материалов (бетона, кирпича, естественного камня), являются многослойными. Они состоят из двух основных слоев: наружного, являющегося несущим и защитным, и внутреннего, выполненного из теплоизоляционного материала. Теплоизоляционный материал, как правило, защищен с наружной стороны (точнее с более теплой) пароизоляционным слоем. Возможны и вспомогательные слои, например, цементной штукатурки для выравнивания поверхности кирпичной кладки, отделочный слой для защиты поверхности теплоизоляционного слоя от повреждения или повышения его огнестойкости.

Современные здания холодильников с металлическим каркасом имеют ограждающие конструкции из панелей типа «сэндвич». Применение таких панелей способствует снижению тепло- и массообмена охлаждаемого помещения с окружающей средой и облегчает поддержание температурно-влажностного режима работы помещения. Ограждения из таких панелей, изготовленных на заводе, в 15 - 30 раз легче стены из традиционных материалов по старой технологии, что позволяет уменьшить массу несущих конструкций, увеличить размеры сетки; колонн здания, уменьшить расход материала и объем строительных работ.

Анализ показывает, что строительство холодильников из сборных металлических конструкций с высокой степенью готовности позволяет в 4 - 5 раз снизить общую массу здания, сократить в 2 - 3 раза трудозатраты и в 3 - 4 раза сроки строительства. Строительство полносборных холодильников сокращается в 4 и более раз по сравнению с традиционными.

Важным элементом изоляционной конструкции является изоляция.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: