Моделирование режимов работы холодильной машины и теплового насоса при вялении рыбы

21 Apr 2021, 15:20
15m
1222 (Lomonosov st. 9)

1222

Lomonosov st. 9

oral Sustainable cold chains Sustainable cold chains

Speaker

Aleksander Andreev

Description

Процесс сушки является одним из основных этапов в технологии приготовления копченой и вяленой рыбопродукции. Факторы, влияющие на внутренний массоперенос в рыбе и внешний массоперенос от рыбы к сушильному агенту, в значительной степени влияют на продолжительность процесса и его энергоемкость [1].
Для осуществления технологического процесса применяется различное оборудование, прежде всего холодильные машины и тепловые насосы, работающие при определённых режимах. Проектирование системы кондиционирования воздуха для сушки и вяленья рыбы упирается в данные об оборудовании и его подборе на начальном этапе. Тепловые расчеты сушильных установок обычно сводятся к определению расхода тепла на сушку при значениях параметров сушильного агента, рекомендуемых технологическими инструкциями. Рабочим агентом в сушильной камере является смесь сухого воздуха и водяного пара, доля которого в смеси характеризуется величиной его парциального давления [1].
Для получения модели холодильной машины компании Daikin RZQ250C7Y1B с внутренним блоком FDQ250B8V3B. Проведена аппроксимация параметров режима работы холодильной машины в режиме охлаждения от двух параметров – температуры в помещении и температуры наружного воздуха.
Тогда уравнение полной тепловой мощности имеет вид:
Q_(х.м.)=0,684∙x-0,131∙y-0,004424∙x∙y+18,62 (1)
Corr=0,9999,
где x –температура охлаждаемого помещения, °С; y – температура наружного воздуха, °С.
Уравнение явной теплоты может быть представлено в следующем виде:
Q_(я.х.м.)=0,334∙x-0,232∙y-0,011∙x^2+0,000667∙y^2+0,0009959∙x∙y+24,049 (2)
Corr=0.9987
Уравнение потребляемой мощности:
N=0,051∙x+0,142∙y-0,001254∙x^2+0,001513∙x∙y+2,116 (3)
Corr=0.9996
Для расчёта температуры стенки в испарителе и определения в диаграмме влажного воздуха температуры воздуха на выходе необходимо определить температуру кипения и температуру конденсации. В первом приближении принимаем температуру кипения ниже температуры в помещении по уравнению to = tпом - tо, где tо принимаем в первом приближении 15°С. Температуру конденсации рассчитываем по уравнению tк = tпом + tк, где tк принимаем в первом приближении 15°С. Определяем по уравнению P(tнас) для холодильного агента R410A давление кипения Pо и давление конденсации Pк. Определяем отношение давлений π= Pк/ Pо. Определяем для спирального компрессора адиабатический КПД по уравнению, полученному в работе [2].
η=0,0515∙π^3-0,4998∙π^2+1,6094∙π-0,9729 (4)
где η – КПД, π – степень повышения давления Pк/Po.
Затем по программе CoolPack на основании расчёта одноступенчатого холодильного цикла по холодильной мощности, мощности компрессора, адиабатического КПД и холодильного коэффициента получаем tо и tк. Решаем систему уравнений для нахождения I_(воз_вых) и d_(воз_вых)
Q=G(I(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – I_(воз_вых))
(I(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – I_(воз_вых))/(I(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – I(t_ст,φ_ст))=(d(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – d_(воз_вых))/(d(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – d(t_ст,φ_ст)) (5)
Далее решаем систему уравнений для нахождения t_(воз_вых) и φ_(воз_вых):
I_(воз_вых)=I(t_(воз_вых),φ_(воз_вых))
d_(воз_вых)=d(t_(воз_вых),φ_(воз_вых)) (6)

Если при решении получено φ_(воз_вых)>0 это значит, что точка состояния воздуха попала в область ниже линии насыщенного воздуха и необходимо решить следующую систему уравнений для определения температуры t_(воз_вых)

I_(воз_вых)=I(t_(воз_вых),φ_(воз_вых))
φ_(воз_вых)=100.

Для определения температуры воздуха на выходе из конденсатора решаем систему уравнений
Q_к=G_(к_воз) (I(t_(к_воз_вых),φ_(к_воз_вых)) – I(t_(к_воз_вх),φ_(к_воз_вх)) )
d(t_(к_воз_вых),φ_(к_воз_вых)) =d(t_(к_воз_вх),φ_(к_воз_вх)) (7)

Расход конденсата воды в воздухоохладителе определяем по уравнению
G_влаг=G_воз (d(t_(воз_вх),φ_(воз_вх)) – d(t_(воз_вых),φ_(воз_вых)) ) (8)
Решение систем уравнений позволяет определить параметры процесса обработки воздуха на стадии проектирования. В целом можно сделать выводы, что моделирование процесса обработки воздуха при сушке и вялении рыбы и нахождения его основных параметров, т.е. температур на входе и выходе из воздухоохладителя, влажность, количества влаги отведённое при осушении, температуры кипения и конденсации, позволяет спроектировать систему кондиционирования воздуха и смоделировать её режимы работы.

Библиографический список:
1. Суслов А.Э., Фатыхов Ю.А. Результаты исследования процесса сушки рыбы (плотва и чехонь)/ Процессы и аппараты пищевых производств № 1, 2013 г./ Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, С. 51 – 60.
2. Семенов А.Е., Сравнение характеристик спиральных компрессоров [электронный ресурс] / А.И. Андреев // Наука и практика – 2020. Всероссийская междисциплинарная научная конференция, Астрахань, 21–26 октября 2020 года [Электронный ресурс] : материалы / Астрахан. гос. техн. ун-т. – Астрахань : Изд-во АГТУ, 2020. – Режим доступа : 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
3.Ершов М.А. Энергоресурсосберегающий способ конвективного обезвоживания для производства вяленой рыбы/ Вестник МГТУ, том 18, № 1, 2015 г. С. 90-93.

Publication Журнал "Вестник Международной академии холода" 
Affiliation of speaker Astrakhan State Technical University

Primary authors

Presentation Materials