Чиллер для охлаждения тушек птицы: расчёт ванны-охладителя

Чиллер для охлаждения тушек птицы держит воду в ванне-охладителе около 1 °C, а нагрузка складывается из тепла тушек, которые приходят с потрошения при 38 °C и должны выйти не теплее 4 °C, и из воды подпитки, которую по санитарным правилам подают на каждую тушку и тоже охлаждают. Калькулятор считает холодопроизводительность по производительности линии, массе тушки, температуре на выходе и подпитке; хладоноситель — пропиленгликоль −4 °C через теплообменник.

Откуда берётся тепло

• Тушки. После убоя, ошпарки и потрошения тушка имеет 36–40 °C; в ванне её нужно довести до 4 °C и ниже в толще грудки. Это главная статья: при 3000 тушках в час по 2 кг — около 190 кВт.
• Вода подпитки. В ванну непрерывно подают свежую воду — 1,5–2,5 л на тушку, чтобы смывать загрязнения и держать воду чистой. Вода из сети приходит при 10–20 °C, и охладить её до 1 °C стоит столько же, сколько охладить половину тушек.
• Ванна, барботаж и насосы. Сжатый воздух для перемешивания, насосы циркуляции и теплопритоки через стенки и открытое зеркало дают ещё около 10 % сверх тепла продукта.
• Теплообменник. Воду ванны охлаждают в выносном пластинчатом теплообменнике гликолем −4 °C, а не змеевиком в ванне: пластины моют, вода ванны не замерзает на поверхности, а гликоль не попадает в продукт.

Формула

Q_т = n × m × 3,4 × (38 − t₂) / 3600

Q_в = n × w × 4,19 × (t_в − 1) / 3600

Q = (Q_т + Q_в) × 1,10 × (1 + k)

V_г = Q / (1,04 × 4)

• Q_т — тепло тушек, кВт; n — тушек в час; m — масса тушки, кг; 3,4 — теплоёмкость тушки, кДж/(кг·°C); 38 — температура тушки на входе, °C; t₂ — на выходе, °C.
• Q_в — охлаждение воды подпитки, кВт; w — подпитка, л на тушку; 4,19 — теплоёмкость воды, кДж/(кг·°C); t_в — температура воды подпитки, °C; 1 — температура воды в ванне, °C.
• 1,10 — теплопритоки ванны, барботаж и насосы, 10 % сверх тепла продукта и подпитки; k — запас в долях единицы, 0,10–0,20.
• V_г — расход гликоля, м³/ч; 1,04 — теплоёмкость кубометра 40 % раствора пропиленгликоля, кВт·ч/(м³·°C); 4 — нагрев гликоля в теплообменнике, °C.

Пример расчёта

Линия на 3000 тушек в час, масса тушки 2 кг, на выходе из ванны 4 °C. Подпитка 2 л на тушку водой 15 °C, запас 15 %.

1. Тепло тушек: 3000 × 2 × 3,4 × (38 − 4) / 3600 = 192,67 кВт, округлённо 192,7 кВт.
2. Охлаждение подпитки: 3000 × 2 × 4,19 × (15 − 1) / 3600 = 97,77 кВт, округлённо 97,8 кВт.
3. Ванна, барботаж и насосы: (192,67 + 97,77) × 0,10 = 29,04 кВт, округлённо 29,0 кВт.
4. Холодопроизводительность с запасом: (192,67 + 97,77 + 29,04) × 1,15 = 367,40 кВт, округлённо 367,4 кВт.
5. Расход гликоля: 367,40 / (1,04 × 4) = 88,3 м³/ч.

Вода в ванне 1 °C холоднее, чем у серийных чиллеров (от 5 до 15 °C), поэтому чиллер на гликоле −4 °C подбирают индивидуально — так же, как для гидроохлаждения овощей и пивоварни. Как выглядит установка такой мощности, показано на странице низкотемпературного чиллера 350 кВт на гликоле; нагрузку больше 300 кВт часто делят на несколько машин — расчёт модульной системы.

Типовые ошибки

• Не считать подпитку. Половина нагрузки — не тушки, а свежая вода, которой по нормам нужно 1,5–2,5 л на тушку. Чиллер по теплу тушек не удержит 1 °C в ванне, и тушки выйдут при 8–10 °C.
• Ледяная вода вместо гликоля. Вода при 1 °C в испарителе замёрзнет при первом сбое протока; чиллер держат на гликоле, а воду ванны охлаждают через теплообменник — защита от замерзания в такой схеме не отключает линию.
• Брать температуру воды из сети по лету. Зимой подпитка приходит при 5 °C, летом при 20 °C: считают по летней, а зимой чиллер работает с недогрузкой.
• Забыть про разморозку и санитарную мойку. Между сменами ванну моют горячей водой, и первые тушки новой смены попадают в тёплую воду: объём гликоля в контуре и бак-аккумулятор помогают выйти на 1 °C к пуску линии. Концентрацию гликоля для −4 °C на выходе берут из расчёта концентрации гликоля.