Строительство и архитектура / 5. Теплогазоснабжение и вентиляция

Аспирант Кузнецов Е.П., к.т.н. Кучеренко М.Н.

Тольяттинский государственный университет, Россия

Повышение энергоэффективности хранения сочного растительного сырья с применением естественного холода

Перед закладкой на сезонное хранение большинство видов сочного растительного сырья (далее «СРС» - ряд сельскохозяйственных культур, имеющих в своем составе большое количество воды, составляющее более 75 % по массе) проходит период охлаждения, в котором температура сырья доводится до оптимальной для хранения. Оценим возможность использования естественного холода в период охлаждения продукции, как наиболее напряженный с точки зрения расхода холода. Осредненные сроки периода охлаждения приведены в таблице 1:

Таблица 1

Начальная температура продукции t_ко и сроки охлаждения СРС [1]

	Картофель	Корнеплоды	Капуста
tк.о, °С	15	10	10
Начало	10 октября	10 октября	15 октября
Окончание	10 ноября	25 октября	30 октября

В начальный период охлаждения, характеризуемый максимальной ассимиляцией тепла от продукции, насыпь должна обрабатываться воздухом с начальной температурой t_в.о, равной для картофеля t_в.о£ t_к= 2 °С, для корнеплодов t_в.о£ t_к= 0,5…1,0 °С, для капусты t_в.о£ t_к= 0 °С [2].

Время работы вентиляции период охлаждения К_в= 0,3…0,35 (t_в= 7,5…8,0 ч в сутки) [3], что дает возможность использовать только более холодный воздух ночью.

Основной критерий климатического районирования страны, в котором возможно обеспечение температурного режима при охлаждения СРС с применением естественного холода, предложено и обосновано [4].

Вместо общепринятой среднесуточной температуры предлагается принять следующую температуру наружного воздуха:

.

(1)

Изменение суточной температуры наружного воздуха в октябре показано на рис. 1. Температура наружного воздуха в начале вентилирования t_н.в равна:

(2)

где t_н - продолжительность ночи (время от захода до восхода солнца), ч;

- время от захода солнца до точки совпадения температурной кривой со средней температурой наружного воздуха, ч.

Рис. 1. Изменение суточной температуры воздуха в октябре

Амплитуда среднесуточного колебания температуры наружного воздуха для расчетного месяца ,°С, принимается по СНиП [5]. Среднесуточная температура наружного воздуха t_ср в течение расчетного месяца определяется графическим построением синусоидального хода среднемесячных температур. Значения t_ср, °С, приведены на рис. 2 пунктирными линиями.

В таблице 2 приведены прогнозируемые температуры поступающего в насыпь воздуха t_в.о в начале цикла охлаждения на 10 и 15 октября. Температуры поступающего в насыпь воздуха t_в.о рассчитаны с учетом его нагрева в вентиляторах на Dt_в.о = 1 °С (t_в.о= + 1).

Таблица 2

Температура поступающего в насыпь воздуха

Город	Дата	tср, °С	Dta, °С	tн, ч	Dt, ч	tн.в, °С	t,°С	tв.о, °С
Тольятти	10.10 15.10	10,2 6,8	7,1 7,1	13,0 13,5	3,0 3,0	9,17 5,85	7,89 4,57	8,89 5,57

Продолжительность ночи t_н и коэффициент использования вентиляции К_в приняты постоянными: t_н=13,0 ч для 10 октября и 13,5 ч для 15 октября; К_в=0,3.

Проведем анализ значений температур поступающего в хранилище СРС наружного воздуха в самые холодные ночные часы суток продолжительностью 24К_в =24·0,3 = 7,2 ч.

В г. Тольятти превышения температуры поступающего в ночные часы наружного воздуха t_в.о над рекомендуемыми температурами охлаждения по теплофизическим и биологическим требованиям t составляют на 10 и 15 октября:

-для картофеля: 10.10 °С (абсцисса а-б на рис. 2);

15.10 °С (абсцисса д-е);

-для корнеплодов: 10.10 =8,89-1=7,89 °С (абсцисса а-в);

15.10 5,57-1=4,57 °С (абсцисса д-ж);

-для капусты: 10.10 8,89-0=8,89 °С (абсцисса а-г);

15.10 5,57-0=5,57 °С (абсцисса д-з).

Температуры наружного воздуха становятся оптимальными для картофеля в конце октября (точка и на рис. 2), для корнеплодов и капусты в начале ноября (точки к, л на рис. 2)

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.

Таблица 3

Температура,, поступающего в насыпь воздуха

Климат. район	Дата	Картофель			Корнеплоды			Капуста
		tв.о	t		tв.о	t		tв.о	t
Тольятти	10.10 15.10	8,89 5,57	2 2	6,89 3,57	8,89 5,57	1 1	7,89 4,57	8,89 5,57	0 0	8,89 5,57

Рис. 2. К определению мощности холодильных установок овощекартофелехранилищ в г. Тольятти: - - - - - ход среднемесячных температур t_ср; ——— ход температур поступающего в насыпь воздуха t_в.о.

Анализ значений t_в.о позволяет сделать следующие выводы по обеспеченности естественным холодом процесса охлаждения СРС. В климатических условиях Самарской области на примере г. Тольятти оптимальные условия охлаждения СРС с применением естественного холода невозможны. Подаваемый в насыпь воздух в период охлаждения всегда требует искусственного холода. Естественного холода в период охлаждения недостаточно для проведения охлаждения продукции на протяжении всего периода охлаждения. Температура подаваемого в хранилище наружного воздуха становиться оптимальной без использования холодильных машин к концу периода охлаждения продукции и в основной период хранения. Климатические условия Самарской области не позволяют полностью отказаться от искусственного холода в период охлаждения продукции.

Литература:

1. НТП АПК 1.10.12.001-02. Нормы технологического проектирования предприятий по хранению и обработке картофеля и плодоовощной продукции

2. Бодров, В.И. Микроклимат производственных сельскохозяй-ственных зданий и сооружений / В.И. Бодров, М.В. Бодров, Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко. – Н. Новгород; ННГАСУ, 2008. – 623 с.

3. Бодров, В.И. Хранение картофеля и овощей: Инженерные методы создания и поддержания технологического микроклимата / В.И. Бодров. – Горький, Волго-Вятское книжное изд-во, 1985. – 220 с.

4. Жадан, В.З. Критерии климатического районирования страны в целях использования естественного холода в картофеле- и овощехранилищах / В.З. Жадан, Н.Н. Рослов, Л.В. Мартынова, С.И. Кулаков // Холодильная техника. – 1986. – № 6. – c. 10…13.

5. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология, утв. постановлением Гос. ком. СССР по стр-ву и инвестициям 11.06.99: Взамен СНиП 2.01.01-82; Срок введ. 1.01.2000 / Минстрой России. М., 1999.