Slide 2

Холодильные технологии и оборудование ALFA LAVAL – HELPMAN при проектировании фруктоовощехранилищ

www.alfalaval.com

www.helpman.com3

Slide 3

Что такое холодильные технологии ?

ТЕХНОЛОГИЯ = КАЧЕСТВО = ПРИБЫЛЬ !

ЭКОНОМИЯ НА ТЕХНОЛОГИИ = УБЫТКИ !

www.alfalaval.com

www.helpman.com4

Slide 4

Что такое холодильные технологии ?

ЭКОНОМИЯ НА ТЕХНОЛОГИИ = УБЫТКИ !

ТЕХНОЛОГИЯ = КАЧЕСТВО = ПРИБЫЛЬ !

Что такое холодильные технологии ?

www.alfalaval.com

www.helpman.com6

Slide 6

Пример: Холодильник 1000 тонн хранения яблок, без РГС !, т.е. без учета дополнительного периода хранения

Без соблюдения холодильной технологии хранения, влажность ~ 89%: усушка от 5 до 7% При соблюдения холодильной технологии хранения , влажность ~ 95-98%: : усушка < 2 до 3% (max)

Разница в ценах технологичных и нетехнологичных воздухоохладителей составляет всего около 4000 ЕВРО (4 шт. по 46 кВт каждый. х 1000 ЕВРО)

Экономия от усушки за сезон около 40 тонн яблок или ~ 20 тыс. ЕВРО

СРОК ОКУПАЕМОСТИ = 1 сезон (5 месяцев) и дальше чистая ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ прибыль в год минимум 20 тыс. ЕВРО !Дополнительный эффект: более качественный и устойчивый к хранению и болезням продукт благодаря поддержанию высокой влажности !Нет необходимости приобретать увлажнители воздуха !

Что такое холодильные технологии ?

www.alfalaval.com

www.helpman.com7

Slide 7

Обмен веществ в овощах и фруктах после сбора урожая

Кислород

Выделяемое тепло

Углекислый газ

Вода

C2H4

www.alfalaval.com

www.helpman.com8

Slide 8

Выделение тепла в зависимости от продукта и температуры хранения

Выделение тепла (ккал/т за 24 часа) Зависит от температуры хранения (°C) 3 4 5 6

0 5 10 15 20 Картофель 380 325 400 575 700 Яблоки 165 355 530 885 1,200 Помидоры 320 425 750 1,450 1,875 Белокочанная капуста 340 475 700 1,125 2,250 Огурцы 405 600 1,150 2,225 3,375 Спаржа 1,275 1,650 3,150 5,000 6,750 Пекинская капуста 1,100 1,680 3,480 5,600 8,500 Брюссельская капуста 1,200 2,400 4,075 5,630 10,400 Грибы 2,400 3,200 5,100 9,800 12,800 Цикорий 2,480 4,000 5,450 7,300 11,000

www.alfalaval.com

www.helpman.com9

Slide 9

Требования к качеству

• Существенно сократить дыхание для того, чтобы поддерживать высокое качество продуктов и длительность хранения.

• После сборки урожая, фрукты и овощи должны как можно быстрее храниться при оптимальной температуре и уровне влажности для соответствующего продукта.

• Пример: в Голландии загрузка камер предохлаждения яблок после сбора урожая происходит в течение считанных часов и не более 24 часов: 1 камера = 1 грузовик

www.alfalaval.com

www.helpman.com10

Slide 10

Два вида хранения

• Краткосрочное хранениеПри краткосрочном хранении несколько видов продуктов может храниться в одном помещении при сравнительно высоких температурах

• Длительное хранениеДлительное хранение включает особенно высокие требования к холодильной системе. Как температура, так и влажность воздуха, должны быть оптимальными для соответствующей продукции.

www.alfalaval.com

www.helpman.com11

Slide 11

Эмпирические значения

• Чем меньше разница температур, тем меньше усушка продуктов и выше относительная влажность. Разница температур 4 º C может быть достигнута только с помощью электронного ТРВ.

• Предупреждение: Убедитесь, что холодильная мощность подобрана правильно, чтобы соответствовать этой низкотемпературной разнице !!!

Температура холодильной

камеры

Температура кипения

Разница температур Значения

относительной влажности

+1 °C 7 °C 8 °C 85-92 %

+1 °C 4 °C 5 °C 92-94 %

+1 °C 3 °C 4 °C 97-98 %

www.alfalaval.com

www.helpman.com12

Slide 12

Необходимая холодильная мощностьХ

ол

од

ил

ьн

ая м

ощ

но

сть

, кВ

т

Дни 10Загрузка Долгосрочное хранение

Теплота теплопроводности

Теплота вентиляции

Теплота воздухообмена

Теплота дыхания

Тепло урожая

Освещение, подъемные устройства, персонал

Теплота дыхания при загрузке

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

www.alfalaval.com

www.helpman.com13

Slide 13

Тепло, которое должно отводиться испарителем

Теплопритоки от дыхания

Теплопритоки от продуктов и тары

Теплопритоки от двигателей вентиляторов

Теплопритоки от дверей

Теплопритоки от конвекции

Теплопритоки от вентиляции

Теплопритоки от света

Теплопритоки от

воздухообмена

Теплопритоки от персонала и

погрузочных средств

www.alfalaval.com

www.helpman.com14

Slide 14

Параметры подбора воздухоохладителей, поддерживающих технологию хранения

Параметры подбора являются чрезвычайно важными, т.к. воздухоохладители в большей мере «отвечают» за потери влаги (усушку) фруктов и таким образом и за качество продукта

• Критерии подбора:

• Поверхность охлаждения должна быть достаточно большой :

в идеале это 0,5 -0,7 м2 / 1 м3 объема камеры

• Расстояние между ребрами : минимум 6 мм

• Дельта Т минимальна ( максимум 2,5 - 3 ° C в период хранения ) например для яблок / винограда

www.alfalaval.com

www.helpman.com15

Slide 15

Параметры подбора воздухоохладителей, поддерживающих технологию хранения

• Вентиляторы должны быть с двойной скоростью вращения или контролироваться частотным преобразователем

• Требуется максисимум 45 - 60 рециркуляции воздуха во время процесса охлаждения

• Требуется обеспечить скорость движения воздуха через фрукты не менее 0,5 м/сек

www.alfalaval.com

www.helpman.com16

Slide 16

Определение размера холодильной камеры

Размеры холодильной камеры зависят от:

• Системы рециркуляции воздуха

• Холодильные камеры должны иметь прямоугольную форму по возможности (отношение длины к ширине = 3:2)

• Высота холодильной камеры зависит от складирования.Примечание: высота штабелирования плюс 10% от общей высоты комнаты.

www.alfalaval.com

www.helpman.com17

Slide 17

Допуски при проектировании камеры хранения

60 cм25 cм

Высота складирования = 525 cмВысота ящика = 75 cм

www.alfalaval.com

www.helpman.com18

Slide 18

25 см35 cм

Допуски для пологих крыш

www.alfalaval.com

www.helpman.com19

Slide 19

Типовое вычисление камеры хранения на 250 т яблок

• Определяем размер холодильной камеры

– Упаковочные ящики (дерево, 60 кг) вмещает 300 кг яблок

– Размеры Д x Ш x В = 1 x 1.2 x 0.75 м

• Количество ящиков

– 250,000 кг : 300 кг в ящике = 840 ящиков

• Размещение ящиков

– Упакованы по 7 ящиков в высоту, на уровне пола 10 x 12 ящиков

– Расстояние между ящиками = 5 cм

– Расстояние между стенами = 10 cм

www.alfalaval.com

www.helpman.com20

Slide 20

Размер холодильной камеры

• Длина

12 x 1 = 12.00 m+ 11 x 0.05 = 0.55 m+ 2 x 0.10 = 0.20 mВнутр. длина = 12.75 m

• Ширина

10 x 1.2 = 12.00 m+ 9 x 0.05 = 0.45 m+ 2 x 0.10 = 0.20 m Внутр. ширина = 12.65 m

• Высота

7 x 0.75 = 5.25 m+ min. 10% = 0.75 m Внутр. высота = 6.00 m

www.alfalaval.com

www.helpman.com21

Slide 21

План для размещения ящиков с яблоками

10

5

1265

100

1275

10

5Размеры в cм

www.alfalaval.com

www.helpman.com22

Slide 22

Расчет воздухоохладителя, хранение яблок

Пребуемая мощность 46 кВт

Разница температур дельта T 7 K

Площадь теплопередачи A = Q / K x TD = 46000 / 24 x 7 = 273 m2

Требуемая кратность воздухообмена 30- 40 объемов комнаты (968 m3)

Вибран тип воздухоохладителя THOR-F 276-7Мощность 46 кВтОбъем воздуха 36,000 м3/чПлощадь теплопередачи 284 м2

Расстояние между ламелями 7 ммКратность воздухообмена объем воздуха/объем комнаты =

36,000 / 968 = 37

www.alfalaval.com

www.helpman.com23

Slide 23

Технология ULO (Низкий уровень кислорода) – потери на усушку около 1% в год (9-10 месяцев хранения)

Conversion of O2

to CO2

ca 1% every 24 hO2

CO2

O2 & CO2 анализатор

CO2

CO

2 С

круб

ер

O2

N2

ген

ерат

ор

N2

Воздух

O2 ВоздухVacuum safety valve

Предохранительный клапан

www.alfalaval.com

www.helpman.com24

Slide 24

Воздухоохладители HELPMAN серий THOR-F и LFX для овоще- и фруктохранилищ

• Модели от 3 до 8 вентиляторов

• Шаг оребрения 7 мм

• Мощность от 7 до 52 кВт

• Рабочий диапазон температурот +5 до - 10°C

• LFX модели всегда в наличии на складе – срок поставки

1 неделя !

www.alfalaval.com

www.helpman.com25

Slide 25

Производительность / соотношение объемов воздуха

50 kW 50 kW

Гладкие трубки + достаточно

воздуха

Конкуренты

Оребренные трубки +

недостаточно воздуха

www.alfalaval.com

www.helpman.com26

Slide 26

Вход +1 °CВыход -1 °CТемпература испарения -6 °CПоверхность 284 м2

Значение K теплопередачи 24

Воздухоохладители на продув или на нагнетание

+1 °C +2 °C -1 °C +1 °C -2 °C -1 °C

на продув на нагнетание

0-1-2-3-4-5

-7-6

-8-9

+1+2

Тем

пер

атур

а в

озд

уха

°C

8 K 5 KΔT1,2 =

LOG ΔT = 6.9

Мощность = m2 x K value x LOG ΔT= 284 x 24 x 6.9

= 47.03 Вт

-1-2-3-4-5-6

-8-7

-9-10

0+1

Тем

пер

атур

а в

озд

уха

°C

7 K 4 KΔT 1,2 =

LOG ΔT = 5.98

Мощность = m2 x K value x LOG ΔT= 284 x 24 x 5.98

= 40.89 Вт

www.alfalaval.com

www.helpman.com27

Slide 27

Относительная влажность для ВО на нагнетание (вентиляторы спереди)

Воздух на выходе -1 °C

89% отн. влажность+1 °C

-1 °C

www.alfalaval.com

www.helpman.com28

Slide 28

ВЫВОД: Helpman предпочитает ВО на продув (вентиляторы сзади)!

• Воздух проходит прямо по всей ширине блока змеевиков и таким образом обеспечивает равномерность подачи потока воздуха в камеру.

• Микротурбулентность в змеевиках

• Визуальный контроль льдообразования на змеевиках

• Нет конденсации на внутренней панели, где расположены вентиляторы

• Ниже фактор обмерзания т.к. ниже скорость воздуха

• ВО на продув ~ на 14% эффективней чем ВО на всасывание при прочих равных условиях!

• Обеспечение поддержания высокой влажности до 98% ! без дополнительных устройств

www.alfalaval.com

www.helpman.com29

Slide 29

Относительная влажность для ВО на продув (вентиляторы сзади)

Воздух на выходе 0 °C

98% отн.влажность(нагнетание: 89%

необходимы дополнительно увлажнители

воздуха)

+1 °C

-1 °C

www.alfalaval.com

www.helpman.com30

Slide 304 5 6 7 8 9 10 11 12

DT1 в K

70

75

80

85

90

95

100

Отн

. в

лаж

но

сть

в

%

Относительная влажность как функция DT1 (разность между Т воздуха в камере и Т кипения)

www.alfalaval.com

www.helpman.com31

Slide 31

Зависимость скорости вентиляторов от относительной влажности

www.alfalaval.com

www.helpman.com32

Slide 32

Extract of hx diagram at 1013.25 mbar Отн.влажность: 90% 3 2 1 0-1-2-3-4-5-6

Тем

пера

тура

[°C

]

0 1 2 3 4 5abs. humidity x [measured: H20/kg dry air]

Твозд. на входе в ВО

tL1 = 2°C

rel. humidity = 92%

Т средн. блока поверх.охл

tsurface= - 4.1°C Δt1=11K

VL= 50% (n=50%)

Т средн. блока поверх.охл.

Tsurface = - 0.9°C Δt1= 6K

VL= 100% (n=100%)

Абсолютное осушениеВент.ВО n= 50%

Абсолютное осушение Вент.ВО n=100%∆x=0,5

[g/kg]

x=1.3 [g/kg]

100%

Относительная влажность при высокой (n=100%) и низкой (n=50%) скорости вентиляторов

Slide 33

Конфигурация (расположение) змеевиков

www.alfalaval.com

www.helpman.com34

Slide 34

Сравнение конфигурации змеевиков

• Система A гладкие трубы ø 16 мм

50 x 50 мм квадратный

50

50

www.alfalaval.com

www.helpman.com35

Slide 35

• Система B волнистое оребрение

ø 12 мм38 x 33 мм треугольная

38

33

38

Сравнение конфигурации змеевиков

www.alfalaval.com

www.helpman.com36

Slide 36

• Система C волнистое оребрение ø 12 мм50 x 25 мм треугольная

50

25

Сравнение конфигурации змеевиков

www.alfalaval.com

www.helpman.com37

Slide 37

Сравнение конфигурации змеевиков

• Холодопроизводительность: 28 кВт

• Расстояние между ламелями: 7 мм

• Температура кипения: t0 = -5 °C

• Температура воздуха в камере хранения: +2 °C

• Поверхность теплопередачи:

A) ø16, 50x50 мм, 12 труб H, 6 труб T, 2.4 м длина змеевиков = 130 м2

B) ø12, 38x33 мм, 16 труб H, 5 труб T, 2.5 м длина змеевиков = 72 м2

C) ø12, 50x25 мм, 12 труб H, 6 труб T, 2.6 м длина змеевиков = 92 м2

www.alfalaval.com

www.helpman.com38

Slide 38

Средняя температура поверхности

- 5°C

- 5°C - 5°C

- 5°C - 5°C

- 5°C

- 5°C

- 5°C

Система A (ø 16 мм)Расстояние между трубами:50 - (2x8) = 34 мм

Система B & C (ø 12 мм)Расстояние между трубами:B: 38 - (2x6) = 26 ммC: 50 - (2x6) = 38 мм

- 4°C

- 3°C

- 4°C - 4°C

- 4°- 4.5°

- 4.5°

www.alfalaval.com

www.helpman.com39

Slide 39

Потери мощности вследствие нарастания инея

Иней, мм

Холодопро изводительность, кВт

%

++ %

0 28.600 100 0

0.28 26.840 93.8 19.5

0.50 24.870 87 27.5

0.55 24.500 85.7 29.6

1.0 22.100 77.3 49.4

1.1 21.670 75.7 48.4

2.0 18.440 64.5 72.3

3.6 14.530 50.8 100

Система A Площадь 130 м2, объем воздуха 22.500 м3/ч

Система B (~C) Площадь 72 м2, объем воздуха 21.500 м3/ч

Иней, мм

Холодопро изводительность, кВт

%

0 28.600 100

0.28 22.460 78.5

0.50 19.500 68.1

0.55 18.900 66.1

1.0 15.300 53.5

1.1 14.600 51.0

2.0 10.700 37.4

3.6 7.240 25.3

www.alfalaval.com

www.helpman.com40

Slide 40

30

25

20

15

10

5

50 100 200 40025

28.6 кВт

Объем инея в дм3 (время зависит от расстояния между ламелями)

Мощность, кВт

Система A (50 x 50 мм квадрат, площадь130 м2)

Система B (38 x 33 мм треугольник, площадь 72 м2)

система C (50 x 25 мм треугольник, площадь 92 м2)

7.0 кВт (24.5 %)

Потери мощности в результате нарастания инея

7.2 кВт (25.3 %)

14.5 кВт (50.8 %)

www.alfalaval.com

www.helpman.com41

Slide 41

Зачем увеличивать площадь теплопередачи ?

• У воздухоодладителей с большей поверхностью теплопередачи, как правило больше расстояние между ламелями

• Дополнительная поверхность охлаждения дает в результате более высокую холодильную мощность при условиях замерзания или загрязнения змеевиков

• Охладители с дополнительной поверхностью нуждаются в меньшем периоде оттайки и следовательно имеют более длинный холодильный цикл работы

• Увеличенная площадь теплопередачи охладителей имеет более высокую среднюю температуру ламелей, по сравнению воздухоохладителями с меньшей поверхностью.

• Более высокая температура ламелей – меньше усушка :лучше качество продуктов!!!

www.alfalaval.com

www.helpman.com42

Slide 42

EFLO система охлаждения

• Разработана и зарегистрирована компанией Helpman

• Более равномерный период замораживания

• Длиннее холодильный цикл

• Короче время оттайки

www.alfalaval.com

www.helpman.com43

Slide 43

1 1 Температура хладагента на Температура хладагента на входевходе

22 Начало перегрева паров Начало перегрева паров хладагентахладагента

33 Температура кипенияТемпература кипения (t (t00) )

соответствующая давлениюсоответствующая давлению кипения на выходе кипения на выходе

испарителяиспарителя

44 Температура перегреваТемпература перегрева

55 Температура воздуха на входеТемпература воздуха на входе

66 Температура воздуха на Температура воздуха на выходевыходе

www.alfalaval.com

www.helpman.com44

Slide 44

1 1 Температура хладагента на Температура хладагента на входевходе

22 Начало перегрева паров Начало перегрева паров хладагентахладагента

33 Температура кипенияТемпература кипения (t (t00) )

соответствующая давлениюсоответствующая давлениюкипения на выходе испарителякипения на выходе испарителя

44 Температура перегреваТемпература перегрева

55 Температура воздуха на входеТемпература воздуха на входе

66 Температура воздуха на Температура воздуха на выходевыходе

www.alfalaval.com

www.helpman.com45

Slide 45

Эффективность холодильного цикла

Охлаждение

Оттайка

Среднее значение

кВт

Время

Slide 46

Движение и распределение воздуха

www.alfalaval.com

www.helpman.com47

Slide 47

Движение и распределение воздуха

-Определить Определить направление потока направление потока воздухавоздуха

Задачи:

- - Расчет потока воздухаРасчет потока воздуха - - Тип вентиляторовТип вентиляторов - - Продув или напорПродув или напор - - Давление на выходеДавление на выходе -Факторы, которые влияют Факторы, которые влияют на поток воздухана поток воздуха -Высота комнаты и воздухообменВысота комнаты и воздухообмен --Ограничения в покрытииОграничения в покрытии

www.alfalaval.com

www.helpman.com48

Slide 48

Как определить поток воздуха

0.3 м/с

Больше всего источников рекомендуют теоретическую скорость воздуха 0.3 м/с в конце комнаты. Это чистая теория, однако любой воздушный поток менее чем 0.5 м/с уменьшен и становится непрактичным для охлаждения.

www.alfalaval.com

www.helpman.com49

Slide 49

Расчет потока воздуха

Эмпирическая формула:

A = Коефициент, давление/продув

(зависит от типа вентилятора и конструкции

воздухоохладителя)

Veo = Скорость воздуха на выходе из испарителя (м/с)

Ws = масса воздуха

1.2Поток воздуха = A x Veo

2 x Ws

www.alfalaval.com

www.helpman.com50

Slide 50

Тип вентиляторов

• Воздух распределен

• Выгодный по цене

• Высокий объем воздуха

• Низкое дополнительное давление (30 - 120 Pa)

• Воздух направлен

• Более дорогой

• Высокий объем воздуха

• Высокое дополнительное давление

(40 - 400 Pa)

Пропеллерный вентилятор Осевой вентилятор

www.alfalaval.com

www.helpman.com51

Slide 51

Продув или нагнетание ?

• Турбулентный поток воздуха

• Высокая скорость на выходе

• Ламинарный поток в теплообменнике воздухоохладителя (-холодопроизводительность)

• Равномерное распределение воздуха в теплообменном блоке воздухоохладителя

• Ламинарный поток воздуха (непосредственно через ребра!) поддерживает эффект флотации

• Турбулентный поток в теплообменном блоке воздухоохладителя (+ холодопроизводительность).

• Более высокое ΔT выше теплообменного блока между температурой испарения и температурой воздуха

Продув Нагнетание

www.alfalaval.com

www.helpman.com52

Slide 52

Влияние на корректирующий коэффициент (A фактор)

• Скорость на выходе от 9 до 12 м/с:

– Пропеллерный вентилятор

Коэффициент A = 0.2-0.3

– Пропеллерный вентилятор + кольцо вентилятора

Коэффициент A = 0.4-0.6

– Короткий кожух вентилятора

Коэффициент A = 0.4-0.6

– Длинный кожух вентилятора

Коэффициент A = 0.6-0.9

• Скорость на выходе от 2.5 до 4 м/с

– Коэффициент A = 1.5

– Длина ~ 22 м

• Включая диффузор: между 5 и 8 м/с

– A фактор = 1.3

• Высокая скорость вентилятора

– Коэффициент A = 0.8 -1.3

НагнетаниеПродув

www.alfalaval.com

www.helpman.com53

Slide 53

Высота комнаты и кратность циркуляции

Высота комнаты < 3мСопротивление

Создаваемое давление

• Высота комнаты: Комнаты с низкими потолками создают определенное сопротивление между двумя потоками воздуха. Давление создается в конце потоками.

• Воздухообмен: Чрезвычайно высокий воздухообмен заставляет создать давление на задней стенке охлаждаемого помещения.

• Оба этих фактора вызывают большую внутреннюю потерю давления и неблагоприятно воздействуют на воздушный объем.

www.alfalaval.com

www.helpman.com54

Slide 54

Внешнее давление и объем воздуха600

500

400

300

200

100

01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Объем воздуха (м3/с)

Вне

шне

е д

авл

ени

е (

Па)

Плотность воздуха1.2 кг/м3

Крыльчатка вентилятора 22°

Уменьшение объема воздуха

www.alfalaval.com

www.helpman.com55

Slide 55

Средняя величина воздухообмена

• Длительное хранение

(замороженные продукты) 5-10

• Хранение яблок

(с низким содержанием кислорода) 35-40

• Быстрое охлаждение до 150

• Шоковая заморозка до 300

www.alfalaval.com

www.helpman.com56

Slide 56