ХОЛОДИЛЬНО-ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ

Електронний посібник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ
ДОДАТКИ	СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ	УКЛАДАЧІ

1. СИСТЕМИ ПОВІТРОРОЗПОДІЛУ ОХОЛОДЖУВАНИХ ПРИМІЩЕНЬ

1.1. Класифікація систем повітророзподілу

1.2. Системи повітророзподілу у камерах зберігання харчових продуктів

1.2.1. Двоканальна система

1.2.2. Одноканальна система

1.2.3. Безканальна система

1.2.4. Основи розрахунку системи повітрозподілу в камерах зберігання харчових продуктів

1.3. Системи повітророзподілу у камерах холодильної обробки харчових продуктів

1.3.1.Тунельна система

1.3.2. Хибна стеля

1.3.3. Система повітряного душування

1.3.4. Повітроводи з подовжніми чи з поперечними щілинами

1.3.5. Основи розрахунку системи повітророзподілу камер термообробки харчових продуктів

1.4. Системи повітророзподілу з текстильними повітропроводами

1.4.1. Повітропроводи з проникних матеріалів

1.4.2. Повітропроводи з непроникного матеріалу з рядами отворів (перфорацією)

1

1.1. Класифікація систем повітророзподілу

Рис. 1.1.

Для організації руху повітря в приміщеннях, що охолоджуються, їх обладнують спеціальним обладнанням або пристроями, які утворюють систему повітророзподілу.

Рис. 1.2.

Параметри повітряних струменів, що формуються системами повітророзподілу, залежать від їх виду (вільні і стиснені струмені). Специфічні особливості роботи та аналіз систем повітророзподілу стосовно умов камер холодильної обробки або зберігання продуктів будуть розглянуті під час вивчення обладнання цих пристроїв. Системи повітророзподілу, що формують вільні струмені, отримали широке поширення в камерах, призначених для холодильної обробки м'яса в тушах і напівтушах. У цих камерах слід створювати спрямований обдув стегнових частин, товщина яких визначає тривалість холодильної обробки напівтуші.

Рис. 1.3.

Системи повітророзподілу оцінюються і порівнюються за технологічними, економічними і експлуатаційними показниками.

До технологічних показників відносять:

• рівномірність параметрів повітряного середовища (температура, вологість, швидкість) у вантажному обсязі камер зберігання або біля поверхні продуктів, що охолоджуються (заморожуються) у камерах холодильної обробки;

• постійність параметрів повітряного середовища (температура, вологість, швидкість) у часі;

• усушка продуктів;

• інтенсивність охолодження (заморожування)

До економічних показників відносять:

• питомі капітальні витрати;

• питомі експлуатаційні витрати.

До експлуатаційних показників відносять:

• зручність монтажу, експлуатації та ремонту;

• можливість регулювання системи при зміні умов роботи приміщення, що охолоджується.

1

1.2. Системи повітророзподілу у камерах зберігання харчових продуктів

1.2.1. Двоканальна система

У камерах зберігання рух повітря доцільно організувати за допомогою систем повітророзподілу таким чином, щоб створити рівномірні поля (температурне та вологісне) у вантажному об'ємі камери; екранувати зовнішні огородження приміщень повітряними струменями, що охолоджуються.

Рис. 1.4.

Двоканальна система повітророзподілу складається з всмоктувального та нагнітального каналів з вікнами, вентилятора та повітроохолодника. З приміщення повітря засмоктується через всмоктувальний клапан і вентилятором подається в повітроохолодник, де охолоджується та підсушується. Після повітроохолодника холодне повітря, що направляється в приміщення через нагнітальний канал, підігрівається та зволожується. Рівномірність повітророзподілу досягається за рахунок великої кількості вікон (2‒3 на шестиметровий проліт), з яких повітря виходить зі швидкістю 1‒2 м/с.

Для часткового екранування теплового потоку через зовнішні огородження нагнітальні канали розташовують ближче до стелі, а вікна для подачі повітря ‒ на нижній поверхні каналу. У цьому випадку холодне повітря, що виходить із вікон, створює повітряну завісу біля зовнішніх стін.

Рис. 1.5. Двоканальна система повітророзподілу:

1 ‒ всмоктувальний канал; 2 ‒ вентилятор;

3 ‒ повітроохолодник; 4 ‒ нагнітальний канал.

Стрілки показують напрямок руху повітря

За двоканальної системи спостерігається помітна швидкість руху повітря лише поблизу вікон нагнітальних каналів. Оскільки частину приміщення займають канали, то зменшується його вантажний об'єм цього приміщення.

1.2.2. Одноканальна система

За одноканальної системи в приміщенні, що охолоджується, розташовуються тільки нагнітальні канали. Одноканальна система повітророзподілу виконується з ежекторною подачею повітря та подачею його через вікна.

Під час ежекторної подачі холодне повітря направляється в приміщення через сопла різної конструкції, вмонтовані в повітропроводи.

У камерах зберігання харчових продуктів повітроводи розміщуються у верхній зоні камери над вантажним відсіком.

В одноканальній системі з подачею повітря через вікна холодне повітря подається з невеликою швидкістю. Температура холодного повітря на 2‒3°С нижче температури повітря приміщення.

Рівномірна швидкість руху повітря у вантажному обсязі камер зберігання з одноканальною системою повітророзподілу досягається розміщенням розгалуженої системи повітроводів з великою кількістю вікон.

Спеціальні автоматичні заслінки вікон регулюють кількість повітря, що подається.

Рис. 1.6. Одноканальна система повітророзподілу

1 ‒ нагнітальний канал; 2 ‒ штабель вантажу.

Стрілки показують напрямок руху повітря

1.2.3. Безканальна система

За безканальної системи холодне повітря подається в приміщення через циліндричні, конічні або прямокутні сопла (насадки).

Повітря зазвичай охолоджується в постаментних повітряних охолоджувачах (рис. 1.7), які витісняються підвісними. Такі повітроохолоджувачі не займають будівельну площу охолоджуваних приміщень і розташовуються на відстані 3‒6 м один від одного.

Повітря, охолоджене в підвісному охолоджувачі повітря (рис. 1.8), подається в камеру за допомогою направляючого апарату. Конструктивне оформлення напрямного апарату, що забезпечує раціональний рух холодного повітря, залежить від призначення приміщення, що охолоджується.

Рис. 1.7. Безканальна система повітророзподілу з постаментними охолоджувачами повітря: 1 – постаментний повітроохолоджувач; 2 – всмоктувальне вікно; 3 – охолодні секції; 4 – відцентровий вентилятор; 5 – сопло. Стрілки показують напрямок руху повітря

Рис. 1.8. Безканальна система повітророзподілу з підвісними

охолоджувачами повітря:

1 – підвісний повітроохолоджувач; 2 – піддон повітроохолоджувача;

3 – вентилятор; 4 – напрямний апарат.

Стрілки показують напрямок руху повітря

1.2.4. Основи розрахунку системи повітрозподілу в камерах зберігання харчових продуктів

У камерах зберігання рух повітря необхідно організовувати за допомогою систем повітрозподілу таким чином, щоб створити рівномірні поля (температурне та вологістне) у вантажному об’ємі камери; екранувати зовнішні огородження охолоджуючих приміщень повітряними потоками.

Під час розрахунку необхідно визначати кількість і швидкість поданого в приміщення повітря та діаметр сопел для розподілу повітря.

Кількість повітря V₀, у м³/сек , обчислюють за формулою:

V0= ,		(1.1)
де	Q0 – теплове навантаження на камерне обладнання, кВт; qк – щільність повітря в камері, кг/м^3; iк,i1 – питома ентальпія повітря відповідно в камері і на виході із сопла, кДж/ кг.

Холодне повітря подається в приміщення через циліндричні, конічні або прямокутні сопла (насадки).

Задаючись початковою швидкістю повітря ω₀=[10-15] м/с діаметр циліндричного сопла d₀, в метрах, обчислюють за формулою:

d0 = ,

(1.2)

Інтенсивність витоку повітря, характеризує коефіцієнт турбулентності а_т величина, якого залежить від форми сопла (типу).

Таблиця 1.1.

Характеристика коефіцієнт турбулентності

Конічне	0,066 – 0,071
Циліндричне	0,076
Плоске	0,09 – 0,12
Плоске з направляючими лопатками	0,15 – 0,2

У камерах зберігання продуктів необхідно забезпечити середню швидкість руху зворотного потоку в кінці дії потоку. Абсолютне значення максимальної швидкості середньої швидкості середньої швидкості зворотного потоку складає 1‒1,5 м/с, а мінімальна – 0,3‒0,5 м/с.

1

1.3. Системи повітророзподілу у камерах холодильної обробки харчових продуктів

1.3.1. Тунельна система

Тунельна система складається з тунелю, в якому знаходиться харчовий продукт, що піддається холодильній обробці, і перегородок, що організують рух повітряного потоку в системі. Повітря може переміщуватись вздовж короткої (поперечний рух) і довгої (поздовжній рух) сторін приміщення або ж у вертикальній площині тунелю (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Тунельна система повітророзподілу з рухом повітря

у вертикальній площині

1 – повітроохолодник; 2 – перегородки; 3 – тунель.

Стрілки показують напрямок руху повітря

Охолоджене в повітроохолоднику повітря вентиляторами прямує в тунель, де воно омиває продукт, який може розташовуватися на підвісних шляхах, етажерках, у формах, ящиках або в коробках.

Тунелі з поперечним рухом повітря через значний живий переріз оснащуються декількома осьовими вентиляторами, а тунелі з поздовжнім рухом – відцентровими. Для тунелів з поздовжнім рухом повітря характерний значний аеродинамічний опір у циркуляційному кільці і менша, порівняно з тунелями з поперечним рухом, витрата повітря.

Тунельну систему повітророзподілу застосовують у камерах холодильної обробки продуктів.

1.3.2. Хибна стеля

Хибну стелю виготовляють з азбоцементних або пластикових листів, встановлених у вигляді щитів між балками підвісних шляхів. У щитах, покладених над рейками підвісних колій, передбачаються щілини шириною 30‒40 мм.

Висота простору між хибною стелею та перекриттям становить близько 800 мм для багатоповерхових холодильників; висота цього простору в одноповерхових холодильниках визначається величиною нахилу покрівлі.

Елемент конструкції камери, обладнаної хибною стелею, представлений на рис. 1.10. Ширина щілин хибної стелі 30‒40 мм, а довжина 300‒700 мм з кроком між щілинами 200‒300 мм. При зазначених конструктивних розмірах щілин хибної стелі система повітророзподілу забезпечує розрахункові швидкості руху повітря.

1.3.3. Система повітряного душування

Система повітряного душування складається з металевих повітроводів прямокутного або фасонного перерізу, що знаходяться над підвісними шляхами. У повітропроводи вмонтовані циліндричні сопла діаметром 50 мм, розташовані в шаховому порядку (5‒6 сопел на 1 м довжини повітроводу).

Під час повітряного душування напівтуш м'яса стегнові частини обдуваються повітряними струменями, що виходять із сопел.

Рис. 1.10. Елемент конструкції камери, обладнаної хибною стелею: 1 – хибна стеля; 2 – підвісний шлях; 3 – напівтуша м'яса

Елемент конструкції камери, обладнаної системою повітряного душування, зображено на рис. 1.11, а характер розвитку повітряних струменів у поверхні напівтуш м'яса – на рис. 1.12. Виходячи з сопел і розширюючись за рахунок ежекції навколишнього повітря, струмені повітря зливаються і рухаються одним потоком, при цьому спочатку з найбільшою швидкістю обдуваються стегнові частини напівтуш, а потім з меншою ‒ лопаткові. Під час руху струменів їх граничні шари складаються, внаслідок чого середня швидкість руху повітря в зоні стегна напівтуші стає вищою за середню швидкість струменя, що виходить з окремого сопла.

Рис. 1.11. Елемент конструкції камери, обладнаної системою повітряного душування: 1 – повітропровід; 2 – сопло; 3 – підвісний шлях; 4 – напівтуша м'яса	Рис. 1.12. Характер розвитку повітряних струменів у напівтуші м'яса

1.3.4. Повітроводи з подовжніми чи з поперечними щілинами

Система розподілу повітря складається з повітроводів, розташованих між підвісними шляхами. Холодне повітря, що виходить із сопел, обдуває товсті стегнові частини напівтуш. На відміну від системи повітряного душування виготовлення повітроводів із щілинами значно простіше і дешевше. Під час подачі повітря в камеру через подовжні щілини з оптимальною швидкістю обдувається лише частина поверхні стегнової частини напівтуші, що призводить до зростання тривалості холодильної обробки м'яса.

Більш досконалою є система подачі повітря через поперечні щілини повітроводів, що доцільно розміщати між підвісними шляхами (це дозволяє наблизити повітровід до продукту і значно знизити швидкість виходу повітря із сопла). Для нормального обдуву стегнових частин напівтуші необхідно передбачити 8 щілин на 1 м повітроводу.

Рис. 1.13. Елемент конструкції камери, обладнаної повітропроводами:

а ‒ з поздовжніми щілинами; б ‒ з поперечними щілинами;

1 ‒ напівтуша м'яса; 2 ‒ сопло; 3 – підвісний шлях; 4 – повітропровід

1.3.5. Основи розрахунку системи повітророзподілу камер термообробки харчових продуктів

Системи повітророзподілу, які формують вільні потоки, отримали широке використання в камерах охолодження та заморожування м’яса в тушах і напівтушах. У таких камерах необхідно створити направлений обдув стегнових частин, товщина яких визначає термін холодильної обробки напівтуші та швидкість руху повітря.

Для забезпечення заданого терміну охолодження чи заморожування задаємося швидкістю повітря, в зоні розміщення стегнових частин ω _хт =1~3 м/с

Початкова швидкість повітря, що виходить із сопел , у метрах в секунду, визначається із порівняння:

для циліндричних та конічних сопел під час осевої швидкості:

(1.3)

для плоских сопел під час осевої швидкості:

		(1.4)
де	ωх – осьова швидкість руху потоку, м/с; ω0 – початкова швидкість повітря, яке виходить із сопла, м/с; ат – коефіцієнт турбулентності потоку (для циліндричного сопла ат = 0,066 – 0,071) х – відстань від сопла до центра стегна, м; d0 – діаметр сопла, м; b0 – половина висоти плоского сопла, м.

або відповідно для сопел при середній швидкості:

циліндричних	плоских	(1.5)

Кількість повітря V₀, у м³/сек, направленого в охолоджуємо приміщення за допомогою різних сопел, визначають за рівнянням:

для циліндричних сопел:

V0= ,

(1.6)

для плоских сопел прямокутної форми:

V0=2∙b0∙l∙n∙ω0		(1.7)
де	n – кількість сопел; l – довжина сопла, м.

Значення початкової швидкості потоку повітря для камер холодильної обробки не має перевищувати 20–25 м/с.

1

1.4. Системи повітророзподілу з текстильними повітропроводами

Нині в Україні стає популярним застосування текстильних повітропроводів на підприємствах харчової промисловості.

Матеріалом для виготовлення служить 100% поліефірна тканина. Повітропроводи мають гладку внутрішню поверхню, яка забезпечує низькі втрати на тертя повітря об стінки, що перешкоджає відкладенню забруднень у процесі експлуатації. Матеріали, що використовуються у виробництві, мають гігієнічний сертифікат, не викликають алергічних реакцій, відповідно, абсолютно безпечні та підходять для використання на різних об'єктах. Це дозволяє все більше використовувати текстильні повітропроводи в тих областях, де раніше використовувалися повітропроводи з металу.

1.4.1. Повітропроводи з проникних матеріалів

Повітря рівномірно розподіляється по поверхні тканини і через пори поступає в камеру.

Рекомендована швидкість повітря на вході становить 5‒7 м/с, на виході з тканини становить 0,02‒0,5 м/с.

Рис. 1.14. Розподіл повітря через проникний матеріал

текстильного повітропроводу

Повітропроводи з проникних матеріалів з сітчастими поздовжніми щілинами.

У цього виду текстильного повітропроводу передбачаються щілини в бічних сторонах поверхні повітропроводу, виготовленого з повітропроникного текстилю.

Щілини можуть бути розташовані в нижній частині або симетрично.

Швидкість виходу повітря з щілин 2‒10 м/с.

Рис. 1.15. Розподіл повітря через текстильний

повітропровод з проникного матеріалу та із сітчастими

поздовжніми щілинами

Повітропроводи щілинні

Повітропроводи виконуються з легкої, повітронепроникної тканини. Розподіл повітря відбувається через щілини, які розташовані в бічних сторонах поверхні повітропровіду.

Швидкість виходу повітря з щілин 2‒10 м/с.

Рис. 1.16. Рзподіл повітря через щілинний

текстильний повітропровід

1.4.2. Повітропроводи з непроникного матеріалу з рядами отворів (перфорацією)

Повітря виходить з великого числа отворів малого діаметра. Можливо виконання повітроводу з різними діаметрами отворів.

Завдяки напрямку перфорації вдалося виключити обдув готової продукції первинними потоками з великою швидкістю руху повітря. При цьому задовольнити всі вимоги до температурного режиму в приміщенні з кондиціонером. Зменшення руху повітря в зоні зберігання ковбаси, зменшує завітрювання і втрати маси продукції.

Повітря перемішуються в турбулентних умовах, збільшується ступінь змішування і вирівнюється температура.

Швидкість виходу повітря з щілин 7‒12 м/с.

Рис. 1.17. Зовнішній вигляд повітропроводу з непроникного

матеріалу та з рядами отворів (перфорацією)

Для рівномірного розподілу охолодженого повітря у відділенні можливе використання текстильних повітропроводів-дифузорів, герметичних, перфорованих. Для зменшення швидкості руху повітря в перерізі повітропровода, приймають рішення використовувати здвоєний тканинний повітропровід «U» образної конфігурації.

Рис. 1.18. Система кондиціювання повітря камери

готової продукції м’ясопереробного заводу

Текстильні повітропроводи випускаються стандартними секціями, які з'єднуються між собою застібками – «блискавками» і можуть досягати будь-якої довжини, в різних конфігураціях та кольорах з можливістю вибору варіанта розподілу повітря. До повітроохолоджувачів холодильних камер вони кріпляться за допомогою армованого «коміра», а сама система монтується вздовж сталевого каната, підвішуючись на нього за допомогою пластикових карабінів.

а	б
Рис. 1.19. Застосування текстильних повітропроводів круглого перетину в холодильній камері (а) та в ковбасному цеху (б)

Рис. 1.20. Текстильні повітропроводи для зменшення швидкості повітря

до нормованих значень у робочій зоні

Як підсумок, можна зазначити, що вибір на користь текстилю, як альтернативи традиційним матеріалам (оцинкованої або нержавіючої сталі), зумовлений низкою факторів:

– простим і легким монтажем/демонтажем; – мінімальним обсягом монтажних матеріалів; – малими витратами; – можливістю текстильних повітропроводів працювати з більш високими швидкостями повітря; – можливістю зміни конфігурації (поворотів осі текстильного повітроводу до 30°) без необхідності застосування фасонних частин (поворотів, відводів), а лише зміною напряму несучих тросів; – меншими транспортними і логістичними витратами; – забезпеченням більш рівномірної подачі повітря в робочу зону за рахунок рівномірно розподіленої перфорації по всій довжині текстильного повітропроводу; – відсутністю ризику утворення конденсату на поверхні повітророзподільної системи (під час використання повітропроникною тканини); – відсутністю корозії повітроводів; – відсутністю шуму під час експлуатації; – естетичної складової (можливістю монтажу текстильних повітропроводів в корпоративній кольоровій гамі); – легкістю чищення (прання) повітропроводів у порівнянні з чищенням традиційних повітропроводів з листової сталі.

Таблиця 1.2.

Порівняння деяких технічних характеристик металевих

і текстильних повітроводів

Параметри	Повітропровід
	металевий	текстильний
Число секцій	5 по 3 м	3 по 5 м
Початковий діаметр, мм	1250	710
Діаметр секцій	1250; 1000; 800; 710; 630	710
Маса повітропроводів, кг	491	11

Запуск текстильного повітропроводу Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=TXb9nwC8yCU

Промислове кондиціювання камери охолодження і зберігання ковбас Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=2H-_cfisxUI

Питання для самоконтролю

1. Які системи розподілу повітря застосовують у технологічному холодильному обладнанні? 2. За якими показниками оцінюються і порівнюються системи розподілу повітря? 3. Які системи розподілу повітря використовуються в камерах зберігання харчових продуктів? Наведіть коротку характеристику кожної системи. 4. Які переваги та недоліки безканальної, одноканальної та двоканальної систем повітророзподілу? 5. Які системи розподілу повітря використовуються в камерах холодильної обробки харчових продуктів? Наведіть коротку характеристику кожної системи. 6. Які переваги та недоліки систем повітророзподілу камер холодильної обробки харчових продуктів? Наведіть приклади практичного застосування систем розподілу повітря в камерах холодильної обробки харчових продуктів. 7. Які переваги та недоліки текстильних повітропроводів?

Попередня тема

На початок

Наступна тема