Строительство
и архитектура /5. Теплогазоснабжение и вентиляция
К.т.н Баканова С.В, Святкина А.А.
Пензенский государственный университет архитектуры и
строительства, Россия
Система воздушного охлаждения в рефрижераторных
помещениях
Использование воздуха в качестве хладоносителя
получило в последнее время широкое распространение для хранения разнообразной
скоропортящейся продукции как в стационарных хранилищах[2], так и при её
транспортировке[1]. В России, например, около 80% рефрижераторных трюмов оборудованы
системами воздушного охлаждения.
При организации воздухообмена в слое
охлаждаемой продукции наиболее широкое распространение получили вертикальные
системы воздушного охлаждения с восходящим потоком воздуха[4]. В таких системах
для эффективного отвода наружных теплопритоков между слоем продукции и
наружными вертикальными ограждениями устраивают воздушные зазоры, которые
образуют каналы для прохода воздуха (байпасы). Традиционным решением по раздаче
воздуха в слой продукции является при этом равномерная раздача воздуха через
перфорированный напольный воздухораспределитель.
Наряду с известными достоинствами
(равномерное распределение воздуха по площади, снятие теплопритоков с днища)
вертикальные системы воздушного охлаждения с восходящим потоком воздуха имеют
такие конструктивные недостатки, как сложность и большие капитальные затраты на
изготовления перфорированного воздухораспределителя, потеря части полезного
объёма на размещение последнего.
К технологическим недостаткам следует
отнести утепление верхних слоёв продукции вследствие втекания тёплого воздуха
из боковых байпасов у вертикальных наружных ограждений. Так, например, при
транспортировке рыбной продукции в
трюмах морских судов утепление верхних слоёв продукции вызывает увеличение
общего температурного перепада до 7˚С, что на 4˚С выше нормативных значений.
Кроме того, при реализации вертикальной
схемы воздухораспределения в трюмах морских судов возникают следующие
технические недостатки:
-трудоёмкость в реализации традиционной
отделки наружных бортов вертикальными брусками- рыбинсами (для обеспечения
воздушного зазора);
-нарушение герметизации зашивки борта
(рыбинсы крепятся к борту шурупами), приводящее к увлажнению и увеличению
теплопроводности изоляционного материала, к его гниению.
С целью изыскания возможностей по
устранению вышеуказанных недостатков, присущих вертикальной системе воздушного
охлаждения с восходящим потоком воздуха, в лабораторных условиях были проведены
экспериментальные исследования. Исследования проводились на специально
сконструированной объёмной модели загруженного помещения трюма (рис. I).
Подача воздуха осуществлялась с помощью центробежного вентилятора I
высокого давления. Общий расход воздуха в установке регулировался шибером I0 и
определялся с помощью пневмометрической трубки 9 и микроманометра 8. С помощью
шиберов 5 и 12 предусматривалась совместная и раздельная подача воздуха в
центральную и переферийные области штабеля продукции через отдельные плоские
воздуховоды с воздухораздающими решётками. Так как системы воздушного
охлаждения работают на рециркуляцию всасывающие и нагнетательные воздуховоды
экспериментальной установки были закольцованы. Положение нуля избыточного
статического давления в распределительной сети изменялось с помощью шибера 10 и
шиберов 5.
Рис. 1 Схема
экспериментальной установки
1-вентилятор;
2-загруженное помещение (модель трюма); 3-слой загрузки (штабель);
4-перфорированный воздухораспределитель или воздуховоды с воздуховыпускными
решётками; 5,10,11,12-шиберы; 6-многоточечный переключатель с термоанемометром;
7-пневмопереключатель; 8-микроманометры; 9-пневмометрическая трубка; 13-отвод с
направляющими лопатками.
Продольные ограждения модели, имитирующие
наружные теплоограждения выполнялись прозрачными в виде деревянной рамы с
двойным остеклением. Подачей определённой мощности на нихромовую спираль,
натянутую между стёклами, добивались требуемого теплового потока в модель через
наружные ограждающие конструкции. Внутренняя поверхность теплоотдающих наружных
ограждений (бортов) оформлялась различными вариантами отделки с помощью
рыбинсов.
В результате комплексных исследований по
изучению взаимодействия фильтрационных потоков воздуха в штабеле с наружными
ограждениями рекомендуется рациональный вариант оборудования помещений
вертикальной системой воздухораспределения .
Предлагается взамен равномерной раздачи
воздуха через перфорированную решётку применить плоские воздуховоды с
отдельными равноудалёнными друг от друга воздухораздающими решётками.
Предпосылкой к этому явились результаты исследований, показывающие, что
структура штабеля способствует равномерному распределению фильтрационного
потока уже в области непосредственно прилегающей к воздуховыпускной решётки. На основании экспериментальных
исследований изучения взаимодействия фильтрационных потоков воздуха с отделкой
наружных ограждений установлено также, что горизонтальное расположение рыбинсов
практически исключает утепление верхних слоёв продукции.
В основу изыскания рационального варианта
отделки наружных ограждений с помощью горизонтально расположенных рыбинсов
(брусков) были положены технологические и монтажные принципы: простота
конструкции, её унификация; индустриализация и обеспечение герметизации зашивки
борта. По результатам поисковых экспериментов установлен наиболее эффективный
вариант отделки наружных ограждений рефрижераторных помещений с помощью
горизонтальных профилированных брусков, располагаемых в шахматном порядке [3].
Отделка, в случае необходимости (например,
в трюмах), может быть выполнена съёмной в виде набора блоков (рис. 2),
состоящих из деревянных профилированных брусков I, соединённых между
собой гибкой связью 2. Блоки крепятся на ограждениях с помощью крючков 3. В
период ремонта или уборки помещения, перед приёмкой новой партии груза,
конструкция легко разбирается.
Рис.2. Предлагаемый
вариант отделки наружных ограждений рефрижераторных помещений:
1- профилирование
деревянные бруски;
2- гибкая связь (верёвка,
канат);
3- крючки для крепления
блоков.
Эффективность предложенного решения выявлялась
из сопоставления результатов экспериментальных исследований с традиционной
вертикальной системой раздачи воздуха через перфорированный
воздухораспределитель с отделкой наружных ограждений вертикальными брусками.
Из данных рис. 3 видно, что предложенное
решение по оборудованию грузовых помещений вертикальной системой
воздухораспределения позволяет существенно снизить общий перепад температуры
воздуха в периферийных слоях штабеля продукции. Так, например, на судах: в
трюме- на 1,7˚С, а в твиндеке- на 4˚С, в сравнении с традиционным
вариантом. При этом наблюдается снижение перепада температур и по глубине
штабеля в горизонтальных сечениях (рис.4). Так на отметке
В верхнем грузовом помещении судна (в
твиндеке) наблюдается более интенсивный характер утепления груза. На отметке
Проведённые экспериментальные исследования
показали, что предложенное решение вертикальной системы воздухораспределения и
отделки наружных ограждений обеспечивает эффективный отвод как остаточного
физического тепла от груза, так и теплопритоков, поступающих в помещение через
его наружные ограждения.
Рис. 3. Изменение
температуры воздуха по высоте штабеля грузовых помещений на рефрижераторных
судах: в трюме (а); в твиндеке (б) при
—о— - традиционный вариант раздачи воздуха и
отделки наружных ограждений;
—•— - предлагаемый вариант.
Рис. 4. Изменение температуры воздуха по глубине
штабеля грузовых помещений на рефрижераторных судах: в трюме (а); в твиндеке
(б) при
—о— -
традиционный вариант раздачи воздуха и отделки наружных ограждений;
—•— -
предлагаемый вариант.
Это позволяет
практически исключить утепление верхних слоёв продукции и создать в
рефрижераторном помещении условия, максимально приближённые к режиму
стабильного изотермического хранения.
Литература:
1. Цвиговский Г.К.
Повышение эффективности работы рефрижераторных трюмов с воздушным охлаждением при
плотной укладке мороженных продуктов. – Автореф. На соиск. уч. ст. к.т.н –
Одесса. 1982. – 20 с.
2. Бодров, В.И. Микроклимат
производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений [Текст]: научное
издание / В.Н. Бодров, М.В. Бодров,
Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко; под общ. ред. В.И. Бодрова; Нижегородский гос.
архит.-строит. ун-т. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2008. – 623 с.
3. Отливщикова, С.В.
Отделка Отделка трюма рефрежираторного судна [Текст] / С.В. Отливщикова, В.Р.
Таурит, Ю.К. Федоров. Авторское свидетельство №1024349, 1983.
4. Баканова, С.В. Воздушное
охлаждение в помещениях хранения скоропортящейся продукции [Текст]: научное
издание / С.В. Баканова; Пензенский гос. ун-т архит. и строит. – Пенза: ПГУАС,
2012.