Задание на проектирование
Тип холодильника - рыбный.
Место строительства - город Волгоград.
Условная емкость - 4000 т.
Холодильный агент - R 717 (аммиак).
Технологическое оборудование:
Скороморозильный аппарат 20 т/сут.
Система охлаждения - непосредственная.
Подача холодильного агента - безнасосная.
Введение
Обычно холодильник - это промышленное предприятие (или его цех), в помещениях которого с помощью холодильной установки поддерживают определенные режимы, необходимые для обработки и хранения скоропортящихся продуктов. Холодильник состоит из технологического здания и компрессорного цеха с пристроенным к нему аппаратным отделением.
Заданием курсового проектирования поручено разработать рыбный холодильник емкостью 4000 тон.
Холодильники классифицируют в зависимости от назначения, вида хранимых продуктов, вместимости и этажности. В зависимости от назначения холодильники разделяют на следующие типы: заготовительные, производственные, транспортно-экспедиционные, распределительные, перевалочные, торговые и бытовые.
В зависимости от вместимости холодильники условно делятся на крупные, средние и мелкие. Крупные холодильники имеют вместимость свыше 3000 тон. Вместимость средних холодильников составляет от 1000 до 3000 тон. Вместимость мелких холодильников не превышает 1000 тон.
В зависимости от этажности холодильники могут быть одноэтажными и многоэтажными.
Типовые конструкции одноэтажных холодильников состоят из железобетонных колонн и балок или металлических ферм, по которым укладывают настил.
В холодильных конструкциях нагрузка передается на каркас, а ограждающие конструкции являются самонесущими. Железобетонный каркас в одноэтажных холодильниках воспринимает в основном все нагрузки от покрытия.
В отличие от промышленных зданий нагрузка на 1м2 покрытия более высокая вследствие использования подвесного оборудования и теплоизоляции и достигает 2000кг/м2.
1. Технологический процесс на холодильнике
Схема техпроцесса на холодильнике является одной из исходных частей, необходимых для выполнения планировки производственных и вспомогательных помещений здания. Она характеризует качественную сторону предприятия: определяет наличие и последовательность технологических операций над исходными продуктами для получения изделия заданного вида и необходимого качества.
Схема технологического процесса на рыбном холодильнике приведена на рис. 1.1. Здесь имеются операции, которые могут совершаться при положительных нефиксированных температурах (сортировка, взвешивание, накопление) и операции, которые должны осуществляться при определенной стабильной температуре и влажности (охлаждение, замораживание и хранение рыбы).
Температурно-влажностные условия в помещениях холодильной обработки продуктов принимаем по рекомендациям [3]:
Расчетная температура Относительная воздуха, 0С: влажность, %:
Камеры хранения мороженой рыбы -30 95 - 100
Камеры замораживания рыбы -20 -- Камеры хранения
Охлажденной рыбы 0 90
Рис. 1.1 Схема технологического процесса на холодильнике
Приемку, сортировку и мойку рыбы производят на приемной платформе, куда выгружается рыба. На весах находящаяся в вагонетках рыба взвешивается и направляется в аккумуляторное помещение, которое необходимо для того, чтобы создать некоторый запас рыбы и тем самым разницу между обычно неравномерным ее поступлением на холодильник и сравнительно равномерной производительностью замораживающих устройств. Из аккумуляторного помещения, а при равномерном поступлении и непосредственно с платформы рыбу направляют в загрузочное помещение, где рыбу загружают на полки тележек, являющиеся принадлежностями замораживающих устройств. Замороженную рыбу выгружают в разгрузочной и направляют в упаковочную, откуда ее в упакованном виде ее помещают в камеры хранения замороженной рыбы и универсальные камеры хранения. Часть рыбы, непосредственно с платформы направляется в различные камеры хранения. Выпуск рыбы осуществляют через платформы. Предварительно осуществляют взвешивание рыбы.
2. Расчет площадей и средств механизации. Составление планировки холодильника
Площадь камер хранения можно рассчитать по условной емкости, что позволит определить площадь не по потребности в ней для отдельных продуктов, а для групп, отличающихся температурами хранения. Условная емкость холодильника указана в задании на проектирование: Gхол=4000 т.
Основную площадь холодильника занимают камеры хранения мороженой (-), охлажденной (+) продукции и универсальные камеры хранения (+/-).
Принимаем процентное отношение вместимости камер хранения к Gхол
[1. ст.32]:
для замороженных продуктов - 75%;
для охлажденных продуктов - 10%;
с универсальным режимом - 15%.
Тогда емкости камер хранения определяются следующим образом :
G-= 0,75* Gхо л = 0,75*4000 = 3000 т (1)
G+= 0,1* Gхол = 0,1*4000 = 400 т (2)
G+/-= 0,15* Gхол = 0,15*4000 = 600 т (3)
Грузовой объем камер хранения [1. ст.34. ф. II.1]:
Vгр = G/ bгр (4)
Где
bгр - норма загрузки единицы объема помещения (масса груза в 1 м 3). Для условного груза bгр = 0,35 т / м 3 [1. ст.34. таб. II.1].
Vгр - =3000/0,35 = 8571 м 3;
Vгр + =400/0,35 = 1143 м 3;
Vгр -/+ =600/0,35 = 1714 м 3;
Принимаем хранение продукта в стоечных поддонах СК-1Х-1,4. Габариты поддона: высота - 1,8 м, длина - 1 м, ширина - 0,85 м.
При установке поддонов в 3 яруса (n = 3) грузовая высота составит hгр= 5,4 м. Грузовместимость поддонов т , площадь основания поддона составляет м 2.
Тогда нагрузка на пол составит [1. ст.36. ф. II.7]:
т/м 2 (5)
Допустимая нагрузка на пол, лежащий на грунте, 4 - 5 т/м 2, так что принятую грузовую высоту можно использовать для холодильника при условии использования погрузочных механизмов с необходимой высотой подъема грузов. Этому требованию удовлетворяет электропогрузчик ЕВ-677-45 с высотой подъема вилок 4.5 м.
Строительную высоту по рекомендации СНиП принимаем равной 6 м. При этом расстояние от груза до потолка составит 0,6 м. Этот промежуток необходим для размещения камерных приборов охлаждения на потолке.
Грузовая площадь камер хранения [1. ст.34. ф. II.6]:
Fгр = Vгр/ hгр (6)
Fгр - = 8571 / 5,4 = 1587 м 2
Fгр + = 1143 / 5,4 = 212 м 2
Fгр -/+ = 1714 / 5,4 = 317 м 2
Строительная площадь камер хранения [1. ст.35. ф. II.7]:
Fстр = Fгр/ bF , (7)
Где
bF = 0,6- 0,9 - коэффициент использования площади камеры [1. ст.36.].
Fстр - = 1587 / 0,8 = 1984м 2
Fстр + = 212 / 0,7 = 303 м 2
Fстр -/+ = 317 / 0,7 = 453 м 2
С учетом сетки 6x12 м оцениваем площадь под универсальные камеры, камеры хранения охлажденной и мороженой продукции. Найдем число квадратов.
(8)
Для удобства расположения камер примем число квадратов под хранение замороженной продукции равным 30, для универсальной - 6+108м2 за счет уменьшения коридора, для хранения охлажденной продукции - 4+72м2 за счет уменьшения коридора.
Тогда находим строительную площадь
Fстр - = 30*72 = 2160м 2
Fстр + = 4*72+6*12 = 360 м 2
Fстр -/+ = 6*72+6*18 = 540м 2
Общая площадь основных производственных помещений холодильника
Fстр = 2160 + 360 + 540 = 3060м 2
Общая площадь всех помещений холодильника
(9)
Определение грузооборота холодильника.
Для начала примем коэффициент оборачиваемости холодильника В = 15 год -1 (для производственных холодильников В = 10-15 год -1 [1, ст32].
Тогда количество ежедневно поступающих грузов [1, ст33 ф II.1`].
т (10)
где
mпос= 1,5 - 2,5 - коэффициент неравномерности поступления грузов [1, ст32].
Количество ежедневно выпускаемых грузов [1, ст33 ф II.2`].
т (11)
где
mвып = 1,1 - 1,5 - коэффициент неравномерности выпуска [1, ст32].
Общий суточный грузооборот [1, ст32 ф II.3]:
Gпос+вып = Gпос + Gвып = 329 + 308= 637 т (12)
Необходимое количество поддонов [1, ст38 ф II.9]:
nподдон = Gхол• 1,2 / gподд. = 4000 • 1,2 / 0,45 = 10667 (13)
Необходимое количество погрузчиков [1, ст38]:
nпогр = Gпос+вып • tцикл • yсм • 1,2 / (gпогр • hисп• 480) (14)
где tцикл= 8 мин - цикл работы погрузчика [1, ст38];
yсм = 0,6 - доля всего объема работ за первую смену [1, ст38];
gпогр = 1,2 т - грузоподъемность погрузчика [1, ст38];
hисп= 0,8 - коэффициент использования грузоподъемности [1, ст38].
Количество грузов, поступаемых и отправляемых на автомобилях:
Gавт = 0,1 Gпос + 0,85 Gвып = 0,1 • 329 + 0,85 • 308 = 295 т (15)
Количество грузов, поступаемых и отправляемых на железнодорожном транспорте [1, ст37]:
Gж/д = 0,90 Gпос + 0,15 Gвып = 0,90 • 329 + 0,15 • 308 = 342 т (16)
Число автомашин, прибывающих за сутки [1, ст37]:
павт = Gавт / (gавт • hисп) = 295 / (3 • 0,6) = 164 (17)
где gавт = 3 т - средняя грузоподъемность автомобиля [1, ст37];
hисп = 0,6 - коэффициент использования грузоподъемности [1, ст37].
Длина автомобильной платформы [1, ст37 ф. II.11]:
Lавт = павт • bавт • yсм • tавт • тавт / 8 = 164 • 3,5 • 0,6 • 0,5 • 1,2 /8 = 26 м (18)
где
bавт = 3,5 м - ширина кузова автомобиля, включая промежуток между машинами при постановке их у платформы (3-4 м) [1, ст37];
tавт = 0,5 ч - время загрузки или выгрузки одного автомобиля [1, ст37];
тавт = 1,2 - коэффициент неравномерности прибытия автомобилей по отношению к среднечасовому их количеству (1,0 -1,5) [1, ст37];
yсм - доля от общего числа машин, характеризующая количество машин, прибывающих в течение первой (дневной) смены; обычно эта доля от 0,6 до 1,0 [1, ст37]
Длину автомобильной платформы увеличиваем и прокладываем ее по всей длине холодильника. Увеличенную часть используем под склады.
Число железнодорожных вагонов, прибывающих за сутки [1, ст37]:
пваг = Gж/д / gваг = 342 / 50 = 9 (19)
где gваг = 40 т - грузоподъемность вагона [1, ст37].
Длина железнодорожной платформы [1, ст37 ф. II. 10]:
Lж/д = пваг • lваг • тваг / П = 9 • 22 • 1,2 / 2 = 119 м, (20)
где lваг = 22 м - длина вагона [1, ст37],
тваг = 1,2-1,4 - коэффициент неравномерности подачи вагонов [1, ст37],
П = 1-4 - число подач вагонов в сутки [1, ст37].
Для возможности приема без расцепки пятивагонной рефрижераторной секции принимаем длину железнодорожной платформы равной 120 м.
Полученные результаты ( строительная площадь камер и размеры грузового фронта холодильника ) используем для выполнения планировки холодильника (см. чертеж КП.УиСНТТ.070200.08-05.001), учитывая при этом схему технологического процесса (рис. 1.1). При составлении планировки холодильника ориентируемся на типовые планировки. Здание холодильника вытягиваем вдоль грузовых платформ, расположенных по противоположным длинным сторонам. Платформы соединяем между собой грузовым коридором, куда имеют выход камеры хранения.
При ориентировании холодильника по сторонам света располагаем его так, чтобы западная и восточная стены здания, на которые приходится максимум солнечной радиации, были наиболее короткими, что уменьшает суммарный теплоприток через ограждение. Одну из стен (восточную) предусматриваем свободной от вспомогательных пристроек и машинного отделения для возможного расширения строительства.
Холодильник выполняется из железобетонных колон. Шаг строительных колонн принимаем равным 6м12 м, исходя из рекомендаций СНиП.
3. Расчет изоляции
Конструкцию изоляционного ограждения выбираем, исходя из того, чтобы создать непрерывный тепло- и влагоизоляционный слой для поддержания в камерах хранения необходимые температурно-влажностные условия, определяемые технологическим процессом холодильной обработки (см. п. 1).
В качестве теплоизоляции выбираем легкие металлические конструкции типа «сэндвич», использование которых значительно упрощает работы по сборке изоляционного ограждения и сокращает сроки строительства и ввода холодильника в эксплуатацию. К тому же металлические листы панелей «сэндвич» служат надежным пароизоляционным ограждением, так как коэффициент паропроницания металла практически равен нулю.
Для защиты от воздействия солнечной радиации в конструкции ограждения используется экран из стальных профилированных листов. При этом обеспечивается свободная циркуляция воздуха между защитным экраном и теплоизоляционными панелями.
Конструкция изоляционного ограждения приведена на рис. 3.1.
Рис. 3.1 Конструкция изоляционного ограждения 1 - профилированный стальной настил; 2 - металлическая стропильная ферма; 3 - потолочные панели «сэндвич»; 4 - стеновые панели «сэндвич»; 5 - металлическая опорная колонна; 6 - защитный экран из профилированных металлических листов; 7 - металлические прогоны; 8 - сетка для защиты от птиц; 9 - железобетонный цоколь; 10- чистый пол; 11 -армированная бетонная стяжка; 12- газоизоляционный слой; 13- теплоизоляция; 14- пароизоляционный слой; 15- бетонная подготовка; 16- гравийная подушка; 17- грунт основания.
В качестве изоляционного материала для наружных и внутренних ограждений выбираем пенополиуретан (ППУ), с коэффициентом теплопроводности: lиз = 0,02 Вт/(м • К) [1. ст.98]. Расчет производим по камере №I.
Температура в камере tк = -30 0С. Среднегодовая температура для г. Волгоград равна tсг = 7,7 0С [3].
Расчетная наружная летняя температура tнар. = 34 0С [3].
Наружная стена: tк = -30 0С и tсг = 7,7 0С.