Pobierz spis treści

SPIS TREŚCI
WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ ................................................................................ 7
STRESZCZENIE ...................................................................................................................... 12
1. ZAŁOŻENIA BIOTECHNOLOGICZNE MODUŁOWEGO SYSTEMU KOMÓR
SKŁADOWYCH PŁODÓW ROLNYCH .......................................................................... 16
Wstęp ................................................................................................................................. 16
1.1. Powierzchnia uprawy i wielkość produkcji warzywniczej w Polsce ............................. 16
1.2. Przechowalnie warzyw .................................................................................................. 19
1.3. Chłodnie warzyw ........................................................................................................... 20
1.4. Trwałość przechowalnicza warzyw ............................................................................... 24
1.5. Procesy fizjologiczne zachodzące w czasie przechowywania warzyw.......................... 24
1.5.1. Oddychanie ........................................................................................................... 25
1.5.2. Transpiracja ........................................................................................................... 27
1.5.3. Zmiany chemiczne ................................................................................................ 28
1.6. Warunki wpływające na przechowywanie warzyw ....................................................... 29
1.6.1. Temperatura .......................................................................................................... 29
1.6.2. Schładzanie warzyw .............................................................................................. 31
1.6.3. Wilgotność względna powietrza ........................................................................... 32
1.6.4. Etylen .................................................................................................................... 33
1.6.5. Cyrkulacja powietrza............................................................................................. 35
1.7. Opakowania stosowane w przechowalnictwie warzyw ................................................. 35
1.8. Technologia przechowywania warzyw korzeniowych w chłodni.................................. 37
1.8.1. Marchew................................................................................................................ 37
1.8.2. Pietruszka .............................................................................................................. 40
1.8.3. Pasternak ............................................................................................................... 40
1.8.4. Seler korzeniowy ................................................................................................... 41
1.8.5. Burak ćwikłowy .................................................................................................... 41
1.9. Wytyczne do budowy/projektowania modułowego systemu komór chłodniczych
do przechowywania marchwi ........................................................................................ 42
1.9.1. Wskaźnik zapotrzebowania na wydajność urządzeń chłodniczych ....................... 42
1.9.2. Rozwiązania konstrukcji modułowej chłodni........................................................ 44
1.9.3. Modelowe wymiary chłodni .................................................................................. 44
1.9.4. Wymiana powietrza w chłodni .............................................................................. 46
1.9.5. Dobór chłodnicy do komory chłodniczej .............................................................. 46
Bibliografia ........................................................................................................................... 47
2. MODELOWANIE I BADANIA WYMIANY CIEPŁA I WYMIENNIKÓW W
KOMORZE SKŁADOWEJ ................................................................................................ 48
2.1. Stanowiska badawcze dla propanu wraz z kanałem pomiarowym ................................ 48
2.1.1. Badawczy układ chłodniczy .................................................................................. 48
2.1.2. Powietrzny kanał badawczy .................................................................................. 54
2.1.3. Układ sterowania i akwizycji danych .................................................................... 57
2.2. Badania parownika oraz skraplacza minikanałowego ................................................... 59
2.2.1. Stanowiska badawcze ............................................................................................ 59
2.2.2. Układ pomiarowy .................................................................................................. 63
2.2.3. Kalibracja czujników temperatury i ciśnienia ....................................................... 65
2.2.4. Metodyka obliczeń ................................................................................................ 65
2.2.5. Wyniki pomiarów.................................................................................................. 66
2.2.6. Pomiar współczynników wnikania ciepła metodą pośrednią ................................ 72
3
2.3. Zagadnienia modelowania zasobnika zimna w układzie chłodniczym .......................... 79
2.3.1. Dobór konfiguracji przepływowej w modelowym zasobniku zimna I .................. 79
2.3.2. Analiza komputerowa pracy zasobnika zimna II .................................................. 83
2.3.3. Dynamika procesów cieplno–przepływowych w zasobniku zimna II................... 86
2.3.4. Dynamika procesów cieplno–przepływowych w zasobniku zimna III ................. 95
2.3.5. Dynamika zasobnika zimna IV ............................................................................. 97
2.3.6. Analiza obliczeniowa dynamiki buforowego zasobnika zimna IV
w układzie komora składowa – agregat chłodniczy .............................................. 99
2.4. Zagadnienia modelowania pracy chłodnicy w komorze składowej ............................. 109
2.4.1. Model geometryczny komory składowej ............................................................ 112
2.4.2. Model ośrodka porowatego ................................................................................. 115
2.4.3. Równania przepływu ........................................................................................... 116
2.4.4. Model turbulencji ................................................................................................ 117
2.4.5. Model obliczeniowy ............................................................................................ 119
2.4.6. Analiza wyników obliczeń .................................................................................. 122
2.4.7. Ewaluacja modelowania pracy chłodnicy w komorze składowej ....................... 130
Bibliografia ......................................................................................................................... 133
3. ZAGADNIENIA MODELOWANIA KOMPAKTOWYCH WYMIENNIKÓW CIEPŁA
DLA UKŁADÓW CHŁODNICZYCH ............................................................................. 136
3.1. Propanowy obieg chłodniczy przyjęty do rozważań .................................................... 136
3.2. Wymiana ciepła i opory hydrauliczne przy jednofazowym przepływie czynników
wymieniających ciepło ................................................................................................ 138
3.2.1. Wymiana ciepła i opory hydrauliczne po stronie omywanej powietrzem ........... 138
3.2.2. Wymiana ciepła i opory hydrauliczne przy jednofazowym przepływie
w kanale czynnika chłodniczego ......................................................................... 142
3.3. Wymiana ciepła i opory hydrauliczne przy dwufazowym przepływie czynnika
chłodniczego ................................................................................................................ 147
3.3.1. Mapa struktur Tabatabai i Faghri (2001)............................................................. 147
3.3.2. Wymiana ciepła dla procesu kondensacji w sekwencji struktur
przepływu pierścieniowego→intermitentnego→pęcherzykowego ..................... 150
3.3.3. Obliczenia cieplne strefy kondensacji w przepływie w sekwencji struktur
przepływu pierścieniowego→falowego→intermitentnego→pęcherzykowego .. 153
3.3.4. Obliczenia cieplne strefy kondensacji w przepływie w sekwencji struktur
przepływu pierścieniowego→falowego→stratyfikowanego ............................... 154
3.3.5. Opory hydrauliczne przy dwufazowym kanałowym przepływie czynnika
chłodniczego ....................................................................................................... 156
3.4. Zastosowana formuła do obliczania efektywności wymiennika ciepła
z przepływem dwufazowym ........................................................................................ 163
3.5. Opis modelowego wymiennika chłodniczego z przepływem dwufazowym
na przykładzie skraplacza ............................................................................................ 164
3.5.1. Model strefy przegrzania ..................................................................................... 167
3.5.2. Model strefy przepływu pierścieniowego ........................................................... 168
3.5.3. Model strefy przepływu intermitentnego ............................................................ 168
3.5.4. Model strefy przepływu stratyfikowanego .......................................................... 169
3.5.5. Model strefy przechłodzenia ............................................................................... 171
Bibliografia ......................................................................................................................... 173
4. BADANIA UKŁADU CHŁODNICZEGO Z PŁYNNĄ REGULACJĄ
WYDAJNOŚCI ................................................................................................................. 175
4.1. Stanowisko badawcze i układ pomiarowy ................................................................... 175
4
4.1.1. Układ chłodniczy................................................................................................. 176
4.1.2. Układ czynnika pośredniczącego ........................................................................ 180
4.1.3. Obciążenia układu ............................................................................................... 182
4.1.4. Zabezpieczenia przeciwwybuchowe układu ....................................................... 184
4.1.5. System pomiarowy .............................................................................................. 185
4.1.6. Kalibracja torów pomiaru ciśnienia i metodyka montażu czujników.................. 188
4.1.7. Kalibracja torów pomiaru temperatury i metodyka montażu czujników............. 189
4.2. Modelowanie układu chłodniczego z pośrednią wymianą ciepła i ciągłą
regulacją wydajności ................................................................................................... 189
4.3. Ewaluacja eksperymentalna pracy układu chłodniczego ............................................. 198
Bibliografia ......................................................................................................................... 210
5. EWALUACJA EKSPERYMENTALNA UKŁADU KOMORA–AGREGAT
CHŁODNICZY ................................................................................................................. 211
5.1. Budowa prototypowego układu chłodniczego oraz doświadczalnych
komór składowych ...................................................................................................... 211
5.1.1. Badawcze komory składowe ............................................................................... 211
5.1.2. Układ chłodzenia komory KF ............................................................................. 217
5.1.3. Układ chłodzenia komory KP ............................................................................. 218
5.1.4. Układ zasilająco – sterujący ................................................................................ 224
5.1.5. System pomiarowy .............................................................................................. 225
5.2. Ewaluacja pracy prototypowego układu chłodniczego oraz doświadczalnych
komór składowych ....................................................................................................... 228
5.2.1. Aplikacje do wizualizacji i analizy danych pomiarowych .................................. 229
5.2.2. Praca układu w okresie schładzania produktu ..................................................... 232
5.2.3. Praca układu w okresie składowania produktu.................................................... 234
5.2.4. Praca układu w trybie free coolingu .................................................................... 242
5.2.5. Praca układu podczas procesu odszraniania ........................................................ 248
5.2.6. Wytyczne projektowe .......................................................................................... 251
5.3. Pomiary temperatury, prędkości i wilgotności względnej powietrza
w komorach składowych ............................................................................................. 253
5.3.1. Koncepcja pomiaru parametrów powietrza ......................................................... 254
5.3.2. Reakcja złoża na warunki pracy chłodnicy ......................................................... 259
5.3.3. Pomiary parametrów powietrza na potrzeby walidacji modelu numerycznego .. 267
Bibliografia ......................................................................................................................... 274
6. ZAGADNIENIA BEZPIECZEŃSTWA W PROPANOWYCH INSTALACJACH
CHŁODNICZYCH ........................................................................................................... 276
Wstęp ............................................................................................................................... 276
6.1. Zagrożenia wynikające z użycia propanu jako czynnika chłodniczego ....................... 277
6.1.1. Ocena zagrożenia wybuchem .............................................................................. 278
6.2. Legislacja związana ze stosowaniem propanu ............................................................. 279
6.2.1. Normy, którym podlegają instalacje chłodnicze z czynnikiem R–290 ............... 285
6.3. Analiza propanoych urządzeń chłodniczych pod względem ilości czynnika .............. 286
6.3.1. Typoszereg według napełnienia instalacji chłodniczych ..................................... 288
6.3.2. Analiza stopnia napełnienia czynnikiem chłodniczym........................................ 289
6.3.3. Praktyczna granica stężenia a usytuowanie instalacji ......................................... 294
6.4. Wpływ wentylacji na klasyfikację przestrzeni zagrożonych wybuchem ..................... 294
6.5. Analiza pod względem usytuowania agregatu propanowego ...................................... 297
6.6. Analiza zagadnień elektrycznych w przestrzeniach instalacji chłodniczych
na propan ..................................................................................................................... 298
5
6.7. Systemy detekcji wycieku propanowego czynnika chłodniczego ............................... 301
6.8. Klasyfikacja zagrożenia wybuchem pomieszczeń zawierających propanowe
instalacje chłodnicze .................................................................................................... 302
6.9. Tworzenie dokumentu zabezpieczenia stanowiska pracy przed wybuchem ................ 306
6.9.1. Ocena ryzyka ....................................................................................................... 308
6.9.2. Dokument zabezpieczenia przed wybuchem – przykład
dla instalacji chłodniczej ..................................................................................... 311
6.10. Kwalifikacje i certyfikaty.......................................................................................... 311
6.11. Prototyp systemu kontrolno–pomiarowego wycieku propanu .................................. 312
6.11.1. Badania reakcji czujników na propan.................................................................. 321
Podsumowanie .................................................................................................................... 321
Bibliografia ......................................................................................................................... 322
7. EWALUACJA EKSPERYMENTA LNA BIOTECHNOLOGICZNYCH CECH
SKŁADOWANYCH PŁODÓW ROLNYCH W DOŚWIADCZALNEJ KOMORZE
SKŁADOWEJ ................................................................................................................... 324
7.1. Badania przechowalnicze marchwi w warunkach chłodzenia ze sterowaniem
ciągłym oraz dyskretnym układów chłodniczych ........................................................ 324
7.1.1. Przechowalnictwo marchwi – cel i metody ......................................................... 324
7.1.2. Metodyka badań .................................................................................................. 325
7.1.3. Wyniki badań ...................................................................................................... 328
Wnioski ........................................................................................................................... 341
7.2. Badania biotechnologicznych cech składowanej marchwi .......................................... 341
Wstęp ............................................................................................................................... 341
7.2.1. Marchew – charakterystyka surowca .................................................................. 341
7.2.2. Charakterystyka morfologiczna marchwi ............................................................ 342
7.2.3. Ocena sensoryczna i teksturometryczna wybranych płodów rolnych ................. 344
7.2.4. Zbiór i sposoby przechowywania marchwi ......................................................... 350
7.2.5. Traktowanie korzeni marchwi przed przechowywaniem .................................... 352
7.2.6. Sposoby przechowywania ................................................................................... 352
7.2.7. Wymagania jakościowe i przygotowanie marchwi do sprzedaży i transportu .... 354
7.2.8. Materiał badawczy .............................................................................................. 355
7.2.9. Metodyka badań .................................................................................................. 356
7.2.10. Analiza sensoryczna ............................................................................................ 356
7.2.11. Profilowa analiza tekstury (TPA) ........................................................................ 357
7.2.12. Wyniki badań ...................................................................................................... 357
Wnioski i stwierdzenia końcowe .................................................................................... 375
Bibliografia ......................................................................................................................... 376
8. ZAGADNIENIA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ ORAZ EKOLOGICZNEJ
PROTOTYPOWEGO UKŁADU CHŁODNICZEGO ...................................................... 381
8.1. Metodyka pomiaru COP agregatu i komory składowej ............................................... 381
8.2. Wyznaczenie COP w oparciu o charakterystykę sprężarki .......................................... 384
8.3. Wyznaczenie COP w oparciu o bilans energetyczny ................................................... 386
8.4. Wyznaczanie współczynnika EER i ESEER ............................................................... 387
8.5. Ekologiczna ocena efektywności układów chłodniczych ............................................ 390
Bibliografia ......................................................................................................................... 392
6