ГЛАВА 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В СТАЦИОНАРНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ
УСЛОВИЯХ
2.1. Выбop теплоизоляционных мaтepиaлoв для cтpoитeльcтвa тeплoвых камер
Явления переноса теплоты и влаги через ограждения тесно связаны между собой.
Расчетной величиной, которая определяют меру теплоизоляционной защиты
ограждения, является коэффициент теплопередачи – k. В настоящее время в
тепловых камерах в качестве теплоизоляции чаще всего используется
полиуретановая и пенополистерольная пена. Рекомендуемые значения коэффициента k
для стен тепловых камер находятся в пределах от 0,2 до 0,3 Вт/(м2 К) [280,
281].
Требования, предъявляемые к изоляционным материалам ограждений камер хранения,
касаются, прежде всего, хорошей тепловой изоляции, а также диффузионного
сопротивления, стойкости и химической нейтральности к строительным материалам
ограждений.
Наилучший материал для тепловой изоляции – это пористый материал с низким
коэффициентом теплопроводности. Газы, которые заполняют поры и находятся в
структуре материала, создают дополнительное тепловое сопротивление.
Следовательно, в качестве изоляционных материалов используется специальная
пена, содержащая значительное количество газа, замкнутого в поровой структуре,
например, пенополиуретановая пена.
Значительное влияние на теплопроводность изоляционного материала оказывает его
влажность. Вода, например, проводит теплоту в 20?25 раз лучше, чем воздух.
Теплопроводность материала возрастает с ростом его влажности. Чтобы ограничить
это нежелательное явление, материал должен обладать большим диффузионным
сопротивлением.
Изоляционный материал, входящий в состав пола в тепловых камерах, должен
обладать соответствующей прочностью на сжатие. Нагрузка на изоляцию пола,
вызванная действием веса слоев бетона и складированными на полах продуктами
достигает значительных величин.
Наибольшее количество тепловых потерь осуществляется через пол.
Непосредственная причина этих потерь связана с увеличением теплопроводности
пола из-за его стальных частей, необходимых для соответствующей механической
прочности.
В конструкции камер не следует применять строительные и изоляционные материалы,
выделяющих запахи, которые могли бы впитаться в хранящиеся продукты.
Недопустимым также является гниение и покрытие плесенью изоляционного
материала под воздействием влаги, так как это существенно снизило бы их
изоляционные и прочностные свойства. Возникающие в результате гниения продукты
распада разрушают строительные ограждения и распространяют в камере неприятный
запах. Изоляционные материалы ни в коем случае не должны привлекать насекомых,
а тем более быть его местонахождением.
Изоляционные материалы должны быть несгораемыми и обладать высокой температурой
воспламенения. Размещение такого материала между стенами или перекрытиями из
стальных листов должно препятствовать возгоранию.
Изоляционные материалы в условиях их использования должны быть химически
устойчивыми, т.е. не должны вступать в реакцию со стройматериалами ограждений.
Негативным эффектом такого воздействия могут быть выделяющие газы или запахи
[89, 221].
Некоторые характерные данные для типичных панелей фирмы ISOTНERM CН приводятся
в табл. 2.1 Коэффициенты теплопередачи металлопластиковых плит предназначеных
для отделки стен и потолков тепловых камер, изготовляемых этой фирмой,
рассчитаны для коэффициента теплопроводности полиуретанной пены л = 0,021 Вт/(м
К).
Двери являются важным элементом каждой современной камеры хранения. В камерах,
предназначенных для хранения фруктов, устанавливаются тепловые двери разной
конструкции, например, передвижные или вращающиеся (вертушки) с разной тепловой
изоляционной способностью [231,175,89].
Таблица 2.1
Технические данные и физико?химические свойства металлопластиковых плит фирм
ISOTНERM CН [231].
Вид материала
полиуретан
Толщина плиты , мм
120
160
180
Максимальная длина, м
18,5
Масса, кг/м
14,3
16
18
Коэффициент теплопередачи,
k , Вт/(м2 K)
0,17
0,13
0,11
Ширина, мм
1122
Ширина модуля, мм
1100
Толщина внешней облицовки, мм
0,55 или 0,50
Толщина внутренней облицовки, мм
0,55 или 0,50
Во время открытия дверей происходит обмен воздуха между камерой и окружающей
средой. Так при теплой погоде снизу камеры выходит струя холодного воздуха и
одновременно сверху поступает снаружи струя тёплого, достаточно влажного
воздуха. Эта влажность оседает на продуктах, на поверхностях испарителей и на
стенах камеры. Поступление теплоты вследствие неконтролированной инфильтрации
воздуха через отверстия может быть довольно существенным [275].
2.2. Математическое описание тепломассобмена в кoнcтpyкциях тепловых кaмep
Уравнение баланса энергии элементарного объема можно представить в
пространственных координатах в следующем виде:
, (2.1)
где:
?qх, ?qy, ?qz ? плотности теплового потока в направлении пространственных
координат, Вт/м2;
dV ? элементарный объем, м3;
dф ? время, с;
qv ? плотность теплового потока внутреннего источника, Вт/м2 ;
с ? теплоемкость, Дж/(кг К)
Упрощая уравнение и подставляя значения qx, qy, qz как получаем следующее
уравнение:
. (2.2)
Это и есть общее уравнение теплопроводности в изотропном теле с учетом
внутреннего тепловыделения. Если коэффициент теплопроводности л является
функцией температуры t, то уравнение получается нелинейным и его решение –
нелегкая и кропотливая задача. В большинстве практических случаев можно однако,
предположить, что в каком-то определенном промежутке изменения температур
значен
- Киев+380960830922