Чиллер для гидроохлаждения овощей и фруктов: расчёт

Чиллер для гидроохлаждения овощей и фруктов считают по полевому теплу продукта — от температуры при уборке до температуры хранения — и по теплопритокам к самому гидроохладителю. Калькулятор берёт вид продукции, производительность, температуры продукта и воды и показывает холодопроизводительность и температуру хладоносителя.

Откуда берётся тепло

• Полевое тепло продукта. Морковь, брокколи, зелень, черешню убирают при 20–30 °C, а хранить их нужно при 0–5 °C. Чем быстрее снять это тепло, тем меньше продукт теряет влаги и тем дольше хранится; вода снимает его в разы быстрее воздуха.
• Насосы и оросители. Вода циркулирует через душевые решётки или ванну погружения, и мощность насосов уходит в воду.
• Ограждение, поддоны, тара. Корпус гидроохладителя, конвейер, ящики и вода, уносимая с продуктом, добавляют тепло. Вместе с насосами калькулятор принимает 25 % от тепла продукта.

Вода в гидроохладителе грязная — с землёй и растительными остатками, — поэтому её охлаждают в промежуточном теплообменнике, который можно разобрать и промыть, как описано в справочнике о теплообменниках чиллера.

Формула

Q_п = G × c × (t₁ − t₂) / 3600

Q = Q_п × 1,25 × (1 + k / 100)

Q_п — тепло продукта, кВт; G — производительность, кг/ч; c — теплоёмкость продукта, кДж/(кг·°C): 3,9 для овощей и зелени, 3,7 для фруктов и ягод; t₁ — продукт с поля, °C; t₂ — после охлаждения, °C; 1,25 — насосы, ограждение и тара; k — запас, %; Q — холодопроизводительность чиллера, кВт. Если вода в охладителе холоднее 5 °C, чиллер даёт гликоль на 5 °C холоднее воды; концентрацию раствора считают в расчёте концентрации гликоля.

Продукт в гидроохладителе остывает до температуры на 2–4 °C выше воды за 10–30 минут, поэтому калькулятор не даёт задать продукт холоднее воды плюс 2 °C. Огурцы, кабачки и дыни не переносят холода, их охлаждают водой 5–7 °C — для этого серийный чиллер на воде подходит. Для остальной продукции вода около 1 °C, и чиллер на гликоле подбирают индивидуально, как в справочнике о низкотемпературном чиллере. Охлаждённую продукцию затем хранят в камере на гликоле — задача о чиллере для холодильной камеры.

Пример расчёта

Линия гидроохлаждения моркови: 5000 кг/ч, морковь с поля 25 °C, после охлаждения 5 °C, вода в охладителе 1 °C, запас 15 %.

1. Тепло продукта: 5000 × 3,9 × (25 − 5) / 3600 = 108,33 кВт, округлённо 108,3 кВт.
2. Насосы и потери: 108,33 × 0,25 = 27,08 кВт, округлённо 27,1 кВт.
3. Холодопроизводительность: (108,33 + 27,08) × 1,15 = 155,73 кВт, округлённо 155,7 кВт.
4. Хладоноситель: вода 1 °C холоднее 5 °C, поэтому чиллер работает на пропиленгликоле 1 − 5 = −4 °C, подбор индивидуальный.

Как выглядит установка на 155,7 кВт — компрессоры, потребление, расход, габариты и масса — показано на странице низкотемпературного чиллера 160 кВт на гликоле; температуру гликоля там задают свою.

Типовые ошибки

• Считать по суточному сбору. Урожай везут с поля за несколько часов, и гидроохладитель работает с полной загрузкой именно тогда; чиллер по среднесуточной производительности не удержит воду, и продукт выйдет тёплым. Для камер выращивания и теплиц нагрузка, наоборот, ровная — задача о чиллере для теплицы и грибной камеры. Пиковую нагрузку можно частично снять буферным баком холодной воды — его считают в расчёте объёма бака-аккумулятора.
• Вода через испаритель. Земля и растительные остатки забивают пластинчатый испаритель за сезон; грязную воду охлаждают только через разборный теплообменник с фильтром. Так же устроено охлаждение воды для глазирования — задача о глазировании рыбы и морепродуктов.
• Вода 1 °C от серийного чиллера на воде. Чиллер на воде не работает ниже 5 °C: испаритель замёрзнет. Для воды около нуля нужен гликоль ниже нуля и теплообменник.
• Охлаждать холодочувствительные овощи до нуля. Огурцы и кабачки при 0–2 °C получают холодовые повреждения и быстро портятся; их охлаждают до 8–12 °C.