Совершенствование ограждающих конструкций холодильных камер для хранения замороженных продуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.03, кандидат технических наук Белозеров, Антон Георгиевич

• Белозеров, Антон Георгиевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Белозеров, Антон Георгиевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ состояния и направлений совершенствования ограждающих конструкций холодильных камер д

1.1. Анализ температурных режимов в камерах хранения замороженной продукции. ~ ^

1.2. Направления повышения эффективности ограждающих конструкций.

1.3. Систематизация холодильных камер по характеру распределения теплоты

1.4. Анализ существующих конструктивных решений ограждающих конструкций по снижению действия солнечной радиации. Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Методика и техника проведения исследований.

2.1. Программа проведения исследований.

2.2. Структура теплопритоков в камеры хранения. ^

2.3. Физическая модель распределения тепловых потоков в камерах различного типа. ^

2.4. Методика проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных.

2.5. Описание экспериментальных стендов.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Результаты исследований. ^ внутренней поверхности ограждающих конструкции. Выводы по главе 4.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование ограждающих конструкций холодильных камер для хранения замороженных продуктов»

Доктриной продовольственной безопасности Российской Федерации предусмотрено устойчивое развитие отечественного производства основных видов продовольствия, обеспечивающее продовольственную независимость страны, а также формирование стратегических запасов безопасных и качественных продуктов.

Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 годы поставлена задача увеличения доли российского производства мяса и мясопродуктов до 69,6% к 2012 году.

Решение поставленных задач требует создания эффективных систем хранения с минимальными потерями сырья, наименьшими энергетическими и материальными затратами. Однако большинство существующих хладокомбинатов построено в период 1960 - 1980 годов и ранее, износ их оборудования и теплоизоляции составляет выше 80%.

Учитывая, что изоляция холодильных камер оказывается в трудных условиях эксплуатации из-за частых изменений температур, влажности, атмосферного давления наружного воздуха и переменного воздействия солнечной радиации, то потоки теплоты и влаги могут не только изменять свои значения, но и направления. Обследования, проведенные ВНИХИ, показали, что средний расчетный коэффициент теплопередачи ограждений камер мороженых грузов на предприятиях со сроком эксплуатации 10-15 лет увеличивается в 2,2 — 2,5 раза по сравнению с нормированным, вследствие увлажнения изоляции [45, 46, 48, 51].

Необходима реконструкция и внедрение новых технических решений для обеспечения современных технологий хранения скоропортящихся продуктов, в том числе замороженной продукции в упакованном и неупакованном виде, например, на холодильниках Росрезерва, где важен универсальный подход к хранению.

Основными направлениями в решении данной проблемы являются повышение эффективности холодильных систем и теплоограждающих конструкций холодильников за счет применения эффективных паро-гидро-теплоизоляционных материалов и внедрение технических решений, обеспечивающих снижение негативного воздействия лучистой составляющей теплового потока на продукт.

Важнейший вклад в развитие рассматриваемых направлений сделали ученые и специалисты: Алексеев П.А., Бабакин Б.С., Бадылькес И.С., Воронин М.И., Дибирасулаев М.А., Корешков В.Н., Малышев A.A., Медникова Н.М., Михайлов В.Д., Рогов И.А., Рютов Д.Г., Тихонов Б.С., Чуклин С.Г., Чумак И.Г., Шеффер А.П.

Повышение эффективности систем хранения и снижения потерь продукции требует всестороннего изучения механизмов тепломассопереноса в холодильных камерах и учета этих знаний при строительстве новых и реконструкции существующих холодильных сооружений.

Цель работы. Совершенствование теплоограждающих конструкций камер хранения замороженной продукции с целью сохранения качества продукции и снижения потерь от усушки при хранении на основе изучения механизма распространения теплоты в камере и ее воздействия на продукт.

В соответствии с целью работы решались следующие задачи:

1) Провести аналитическое исследование и определить структуру теплопритоков в холодильные камеры.

2) Разработать физическую модель распределения тепловых потоков в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

3) Разработать методику и экспериментальный стенд для исследования теплообмена в холодильной камере и определения доли лучистой составляющей в общем тепловом потоке.

4) Исследовать влияние лучистой составляющей теплового потока на температуры продукта и воздуха в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

5) Разработать математическую модель передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

6) Разработать технические предложения по снижению влияния лучистого теплового потока на условия хранения продуктов в холодильной камере.

Научная новизна.

• На основе изученного механизма распространения теплоты в холодильной камере и полученных экспериментальных данных установлено влияние приведенной степени черноты теплообменивающихся поверхностей на величину лучистого теплового потока, воздействующего на продукт.

• Количественно определено влияние лучистого теплового потока на температуры продукта и воздуха в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

• Разработана математическая модель передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

Практическая значимость

Разработана компьютерная программа расчета температуры продукта при хранении с учетом воздействия на него лучистого потока теплоты на базе предложенной математической модели.

Разработаны технические решения по снижению действия лучистого потока теплоты в холодильнике для хранения замороженных упакованных и неупакованных продуктов, получены 2 положительных решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2008120189, №2007146567.

Результаты исследования внедрены в учебный процесс МГУПБ при подготовке специалистов по специальностям 190603 и 140504, а также используются в дипломном проектировании.

Результаты исследований переданы в ФГУ Научно-исследовательский институт проблем хранения Росрезерва и использованы при разработке «Программы реконструкции холодильников Росрезерва на 2010 - 2015 годы».

Работа выполнена в рамках «Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2006 - 2010 годы».

Достоверность результатов исследований обоснована применением современных приборных средств и методов для измерения исследуемых параметров. Высокие значения коэффициентов корреляции подтверждают надежность полученных зависимостей. Полученные результаты сопоставимы с данными других авторов.

На защиту выносятся.

Результаты экспериментальных и аналитических исследований влияния приведенной степени черноты и коэффициента облученности на величину плотности лучистого теплового потока.

Зависимость изменения температур продукта и воздуха в камере от плотности лучистого теплового потока.

Физическая модель распределения тепловых потоков в холодильной камере и охлаждаемой торговой витрине.

Математическая модель и программа расчета передачи теплоты от теплоизлучающих поверхностей к продукту для условий хранения в холодильной камере.

Технические предложения по снижению воздействия лучистой теплоты на продукт при хранении за счет использования теплоотражающих материалов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на: международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2007г.), международной научно-технической конференции «Сучасш проблеми холодильноТ техшки 1 технолоп'1» (Одесса, 2007г.), конференции-конкурсе научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва 2007г.), научно-технической конференции «Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии» (Москва, 2008г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах, в т.ч. 1 журнале, рекомендуемом ВАК, получено 2 положительных решения ФГУ ФИПС на выдачу патентов по заявкам №2007146567 и №2008120189.

Заключение диссертации по теме «Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения», Белозеров, Антон Георгиевич

7. Результаты работы использованы ФГУ Научно-исследовательским институтом проблем хранения Росрезерва при разработке «Программы реконструкции холодильников Росрезерва на 2010 - 2015 годы».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Белозеров, Антон Георгиевич, 2009 год

1. Адлер, Ю.Г. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.Г.Адлер, Ю.В.Грановский, Е.В.Маркова. -2-е изд. перераб. и доп. М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. A.c. № 139670 СССР. Воздушно—пленочная теплоотражательная изоляция / В.Г. Зенин (СССР); опубл. 1961, Бюл. № 14

3. A.c. № 579507 СССР. Холодильник для хранения мороженых продуктов в пересыщенном воздухе / Б.С. Тихонов (СССР); опубл. 1977, Бюл. № 14

4. A.c. № 1067316 СССР. Холодильная камера / И.Г Чумак, В.П.Кочетков, Т.Н.Балабан и др. (СССР); опубл. 1984, Бюл. № 2

5. A.c. № 1089372 СССР. Холодильник / В.М. Шляховецкий, Диарра Синье (СССР); опубл. 1984, Бюл. №16

6. A.c. № 1317255 СССР. Ограждение холодильника / В.М. Шляховецкий (СССР); опубл. 1987, Бюл. №22

7. A.c. № 1670311 СССР. Холодильная камера для длительного хранения неупакованных замороженных пищевых продуктов / Л.Н. Ловачев, В.Д. Михайлов, A.C. Гут и др. (СССР); опубл. 1991, Бюл. №30

8. Бабакин, Б.С. Исследование теплообмена в холодильной камере / Б.С.Бабакин, А.Г.Белозеров // Сучасш проблеми холодильноТтехшки i технолопТ: материалы международной науч.-технич. конф-Украина, Одесса: ОДАХ, 2007.-С.29-30.

9. Бабакин, Б.С. Массообмен при хранении замороженных мясопродуктов: монография / Б.С. Бабакин, Б.С. Тихонов. -М.: МГУПБ,2003.-.116 с

10. Бабакин, Б.С. Математическое моделирование холодильной камеры хранения продуктов / Б.С. Бабакин, А.Г. Белозеров // Сборник научных трудов. Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии. — М: МГУПБ, 2008. С.77-82.

11. Бабакин, Б.С. Повышение тепловой эффективности ограждающих конструкций холодильников при помощи специальных покрытий / Б.С.Бабакин, А.В.Выгодин, Б.С. Тихонов. // Молочная промышленность. 1998. - №6 - С.36-37.

12. Бабакин, Б.С. Повышение эффективности ограждающих конструкций холодильных камер / Б.С.Бабакин, А.Г.Белозеров // Инновации в науке и образовании: материалы международной науч. конф. 2007. -Калининград: КГТУ, 2007.- С.77-81.

13. Бабакин, Б.С. Снижение усушки замороженного мяса при длительном хранении / Б.С.Бабакин, А.Г.Белозеров // Все о мясе. 2008. - №4. - С. 25-27.

14. Бабакин, Б.С. Совершенствование холодильной техники и технологии / Б. С. Бабакин, Б. С. Тихонов, Ю. М. Юрчинский. М.: Галактика, 1992. - 176 с.

15. Бабакин, Б.С. Электрофизические методы в холодильной технике и технологии / И. А. Рогов, Б. С. Бабакин, В. А. Выгодин — М.: Колос, 1996.-336 с.

16. Бабакин, С.Б. Применение теплоотражательных материалов на холодильных предприятиях. / С.Б. Бабакин, В.А. Выгодин, С.А. Плешанов // Сб. науч. трудов. Проблемы совершенствования холодильной техники и технологии М. - 2003. - Вып. 2 - С. 235236.

17. Бабакин, С.Б. Теплоотражающие покрытия для ограждающих конструкций холодильника / С.Б. Бабакин // Мясные технологии. -2005.- №5.- С.16-17.

18. Бабакин, С.Б., Энергосберегающие методы в холодильной технологии и технике / С.Б. Бабакин, В.А. Выгодин, С.А. Плешанов // Производство и реализация мороженого и быстрозамороженных продуктов. — 2001. -№6.- С.30-32.

19. Бабакин, С.Б. Энергоэффективность эксплуатации холодильных камер на мясоперерабатывающих предприятиях / С.Б. Бабакин, Г. С. Руденко // Мясные технологии. 2005. - №7.- С. 28-30.

20. Бадылькес, И. Автоматизированный холодильник с теплозащиной воздушной рубашкой / И. Бадылькес, Ш. Кобулашвили, Н. Ткачев // Холодильная техника. 1951. — №2 — С 59-66.

21. Банхиди, JI. Лучистое отопление / А. Мачкаши, Л. Банхиди; пер. с венг.B.М.Беляева; под ред. В.Н.Богословского и Л.М. Махова. — М.: Стройиздат, 1985.-464 с.

22. Белозеров, Г.А. О концепции развития холодильной промышленности / Г.А. Белозеров // Холодильная техника. 2003. — № 9. - С. 5- 10.

23. Богданов С.Н. Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник. /C.Н.Богданов, О.П.Иванов, А.В.Куприянова-Л.: Машиностроение, 1976.- 168с.

24. Боришанский, В.М. Справочник по теплопередаче / С.С.Кутателадзе,B.М.Боришанский — Л.: Государственное энергетическое издательство, 1959.- 414 с.

25. Бурцев, С.И. Влажный воздух. Состав и свойства: учеб. пособие / С.И. Бурцев, Ю.Н.Цветков СПб.: СПбГАХПТ, 1998.-146 с.

26. Вассерман, A.A. Теплофизические свойства воздуха и его компонентов /A.A. Вассерман, Я.З.Казавчинский, В.А.Рабинович. — М.: Наука, 1966. — 375с.

27. Васютович, В.В. Проектирование холодильников / В.В. Васютович,C.Ю. Крылов, П.И.Пирог. — М.: Пищевая промышленность, 1972. -310с.

28. Выгодин, В.А. Повышение эффективности процессов и аппаратов холодильной обработки пищевых продуктов при рестуктуризации холодильных объектов в условиях повышенного грузооборота: дис. докт. техн. наук / Выгодин В.А. М., 1999. - 59с.

29. Выгодин, В.А. Повышение эффективности охлаждающих систем холодильных камер: автореф. дис. канд. техн. наук. /Выгодин В.А. -М., 1995.-19 с.

30. Выгодин, В.А. Повышение эффективности работы холодильных предприятий / В. А. Выгодин, А. Г. Кладий М.: Агропромиздат,1986. — 129 с.

31. Выгодин, В.А. Экономия топливно-энергетических и материальных ресурсов на холодильных предприятиях Росмясомолторга /B.А. Выгодин // Холодильная техника. 1984. — №7 — С. 13—16.

32. Герасимов, H.A. Холодильные установки: учебник для студентов вузов / Н.А.Герасимов, Е.С.Курылев — Л.: Мишиностроение, 1980 622с.

33. Гигиеническое заключение на продукцию, товар

34. ФУ.2.229.П.5697.06.00 .от 15.06.2000. Продукция Материал ДМПС.

35. Гигиеническое заключение на продукцию, товар

36. ФУ.2.229.П.5698.06.00. от 15.06.2000. Продукция Материал ДМПХТ.

37. Головкин, H.A. Холодильная технология пищевых продуктов / Н. А. Головкин, Г. Б. Чижов.М.: Пищепромиздат,1951. — 331с.

38. Груда, 3. Замораживание пищевых продуктов / 3. Груда, Я. Постольский. М.: Пищевая промышленность, 1970. 607 с.

39. Деденко, Л.Г. Математическая обработка и офрмление результатов эксперимента / JI. Г. Деденко, В. В. Керженцев М.: МГУ, 1977.

40. Естественное и искусственное освещение: СНиП 23-05-95 — Введ. 1995— 02-08. М.: ГУП ЦПП, 2004. - 54с.

41. Зайдель, А.Н. Погрешности измерений физических величин / А.Н. Зайдель. Л.: Наука, 1985.

42. Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции: ГОСТ 25380-92 -Введ. 1983-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1988. 11с.

43. Изучение температурно-влажностного режима камер хранения охлажденных продуктов на холодильниках и разработка системы их охлаждения: отчет о НИР / рук. Лаврова В.; исполн. Рютов Д.Г., ГуральникМ- М.: ВНИХИ, 1957.-26с.- Инв.№1428.

44. Изучение температурно-влажностного режима камер хранения охлажденных продуктов на холодильниках и разработка системы их охлаждения: отчет о НИР / рук. Холопова А.; исполн. Рютов Д.Г., Кончаков Г. М.: ВНИХИ, 1958. - 62с. - Инв.№1422.

45. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сукомел. М.: Энергия, 1965. - 424 с.

46. Исследование ограждений опытного холодильника емкостью 500 т из прокатных изотермических панелей: отчет о НИР/ рук. Рютов Д.Г.; исполн. Душин И., Бененсон Л. М.:ВНИХИ, 1963. - 48с. - Инв.№2204.

47. Исследование теплоизоляционных конструкций с высокоэффективной теплоизоляцией: отчет о НИР. — Л.: ЛТИХП, 1975. 173 с. — №ГР73019594

48. Исследование теплообмена в торговом холодильном оборудовании: отчет о НИР / рук. Гоголин А. и др. М.: ВНИХИ, 1970. - 50с.- Инв.№3498

49. Исследование холодильной установки, изоляционных конструкций и условий хранения продуктов на холодильнике №12: отчет о НИР / рук. Холопова А.; исполн. Алексеев П.- М.:ВНИХИ, 1955.-52с.- Инв.№1238.52