Для поддержания оптимальной температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в грузовом объеме камер или туннелей, служащих для холодильной обработки и хранения мяса, используют воздухоохладители. По принципу действия они разделяются на «сухие», «мокрые» и «комбинированные» и выпускаются продувного или просасывающего типа. Отепленный и влажный воздух камер или туннелей продувается или просасывается через тепло-влагообменную зону, где охлаждается и осушается и затем выбрасывается обратно в камеру с заданной температурой и относительной влажностью, близкой к 100%.
В сухих воздухоохладителях воздух охлаждается и осушается в результате тепло-массообмена с наружной поверхностью змеевиков из оребренных или гладкостенных труб, собранных в батареи, внутри которых циркулируют хладагент или хладоноситель.
В мокрых воздухоохладителях теплообмен осуществляется непосредственным соприкосновением воздуха с распыленным хладоносителем или с насадкой (фарфоровые кольца и др.), омываемой хладоносителем.
В комбинированных воздухоохладителях этот процесс протекает как за счет омывания воздухом наружной поверхности охлаждающих змеевиков, так и в результате его соприкосновения с хладоносителем, который орошает охлаждающие батареи.
Ниже приведены особенности работы воздухоохладителей в камерах холодильной обработки мяса с кратким описанием их принципа действия и устройства.
Сухие воздухоохладители в мясной промышленности используют для камер охлаждения, замораживания и хранения мяса и мясопродуктов.
Воздухоохладители применяют потолочного, постаментного и межпутевого типа.
Воздухоохладители (потолочные) состоят из трех основных узлов, соединенных между собой на раме, за которую аппараты подвешиваются к потолку. В средней части воздухоохладители имеют по два вертикально установленных осевых многолопастных вентилятора, а в двух крайних частях - оребренные батареи из четырех секций каждая. Батареи из труб имеют пластинчатые стальные ребра, размещенные друг от друга на расстоянии. Одно ребро охватывает два ряда трубок по шесть трубок в каждом ряду.
Засасываемый из камеры воздух проходит через охлаждающие батареи, после чего выбрасывается обратно в камеру через правый и левый (от вентиляторов) торцы воздухоохладительной коробки.
Оттаивание змеевиков от снега производят горячими парами хладагента с. одновременным электрообогревом поддонов и сливных труб ТЭНами.
На мясокомбинатах применяют также сухие воздухоохладители просасывающего типа с бесканальным распределением воздуха, которые состоят из нескольких изготовляемых на заводе блоков, легко собираемых на месте монтажа. Охлаждающие змеевики изготовляются из тонкостенных труб. Каждые 4 трубы змеевиков имеют пластинчатое стальное ребро, укрепленное на трубах с помощью гидравлической раздачи. Расположение труб коридорное, обдув воздухом поперечный.
Оттаивание змеевиков воздухоохладителей осуществляется горячими парами аммиака и орошением водой с удалением снега и воды на обогреваемый поддон. Воздухоохладители могут работать при верхней и нижней подаче аммиака в охлаждающие змеевики. Теплопередающие змеевики воздухоохладителей оцинкованы.
Охлаждающие оребренные змеевики воздухоохладителей изготовляют у аммиачных из стальных, а у фреоновых - из медных труб; ребра у аммиачных змеевиков стальные, а у фреоновых - алюминиевые. Змеевики размещают в камере воздухоохладителей по высоте в 4, 6, 8 и 10 рядов. Ребра насаживают одновременно на несколько труб, змеевики оцинковывают горячим способом.
Оттаивание змеевиков от снеговой шубы осуществляется циркуляцией по ним горячих паров хладагента, а у воздухоохладителей, работающих при низких отрицательных температурах, также и путем орошения наружной поверхности змеевиков водой. Корпуса, поддоны и другие детали аппаратов гальванизированы.
Воздухоохладители при непрерывной циркуляции от насоса, вмещают в 2 раза больше аммиака и имеют на 20-25% большую холодопроизводительность, чем когда аммиак в них испаряется в результате расширения, после регулирующего клапана.
Межпутевые воздухоохладители широко используются для охлаждения камер холодильной обработки мяса на мясокомбинатах, когда площадь и высота помещений не позволяют установить обычные сухие постаментные или навесные воздухоохладители.
Змеевики этих воздухоохладителей не имеют коробки-обшивки и размещаются между бедрами полутуш и подвесными путями на всю их длину. Охлаждающие змеевики обдуваются воздушными струями, выходящими из сопел напорных воздуховодов, расположенных над змеевиками. Змеевики выполнены из труб с навивными ребрами и имеют в своем сечении V-образную форму. Змеевики, каналы с соплами и их вентиляторы работают в совокупности как сухие воздухоохладители с подачей воздуха в камеры методом воздушного душирования.
Наиболее равномерный обдув змеевиков воздухом достигается при расположении сопел в шахматном порядке по 6 шт. на 1 пог. м воздуховода; диаметр сопел 40-50 мм.
Межпутевые воздухоохладители имеют ряд преимуществ: размещаются под каркасом подвесных путей, не занимают, таким образом, полезную площадь пола камер; создают наибольшую подвижность воздуха в верху грузового объема камер, около толстых бедренных частей полутуш; охлаждающие змеевики открыты со всех сторон и легко доступны для очистки от снега простыми средствами; снятие снега со змеевиков одного воздухоохладителя не мешает работе других воздухоохладителей в данной камере; при остановке вентиляторов воздухоохладители продолжают охлаждать воздух в камере (в этом случае их змеевики работают как обычные батареи). Кроме того, межпутевые воздухоохладители охлаждают мясо не только путем конвекции, но и непосредственным лучеиспусканием, что увеличивает теплообмен и уменьшает усушку мяса.
Каждый межпутевой воздухоохладитель собирают из нескольких охлаждающих секций, воздуховода с соплами и осевого или центробежного вентилятора. Змеевики подвешивают вдоль подвесных путей под их каркасом, воздуховод размещают над змеевиками, вентилятор монтируют у одного из торцов воздуховода. Межпутевые воздухоохладители разработаны для камер с сеткой колонн 5х5 и 6х6 м и длиной 2, 3 и 4 пролета. Для этих камер принята одинаковая длина секций змеевиков - 3,4 м и дополнительная (полусекция) - 1,7 м.
Охлаждающая поверхность секции составляет 56,3 м2, полусекция - 26,3 м2. Диаметр труб 38 X 2,5 мм, шаг оребрения 13,3 мм, размеры ленты 30 X 1 мм. Змеевики секции и полусекции имеют 16 труб (по 8 труб в ряду). Жидкий хладагент подводится к ним снизу, а пары отсасываются вверху.
Воздуховод равномерной раздачи воздуха имеет прямоугольное сечение. Изготовляют его из оцинкованного железа или пластмассы и собирают также по секциям, длину которых определяют при монтаже на месте. Переход от цилиндрической части вентилятора к прямоугольной осуществляется с помощью брезентовой вставки, которая одновременно служит гасителем вибрации воздуховода и глушителем шума.
Сопла изготовляют из пластмассы и устанавливают в воздуховодах.
Вентиляторы либо осевые с электродвигателями закрытого типа влагоморозостойкого исполнения, либо центробежные на одном валу с электродвигателями.
Вентиляторы, установленные в торце воздуховодов, засасывают воздух из камеры и подают его вдоль каналов, затем через сопла каналов - на охлаждающие змеевики, а далее - на охлаждаемое мясо.
Снеговую шубу со змеевиков межпутевых воздухоохладителей снимают механическим путем после каждого цикла работы камер охлаждения или замораживания мяса. Через каждые 5-6 циклов работы камер снеговую шубу удаляют путем нагревания змеевиков перегретыми парами аммиака, вводимыми в змеевики, с последующим выдавливанием сконденсированных паров аммиака в дренажный ресивер.
Снег и воду со змеевиков отводят в ванну тележки при помощи простыней из незамерзающих материалов (например, полиэтиленовой пленки), подвешиваемых под секциями и передвигаемых по подвесным путям.
Вентиляторы центробежные двухскоростные с конфузором обеспечивают равномерную подачу воздуха под охлаждающие змеевики, вмонтированные вдоль корпуса обычно в 2-4 ряда. Воздух, пройдя через межреберные устройства змеевиков, охлаждается, осушается и через верхние щели, расположенные у обеих длинных сторон кожуха, нагнетается в камеру.
Выпускают также межпутевые сухие воздухоохладители, устанавливаемые между подвесными путями под их каркасом.
Воздух камеры засасывается через боковые продольные открытые стороны межпутевого воздухоохладителя и, просасываясь через его змеевики, нагнетается осевыми вентиляторами через их торцевые части обратно в камеру.
Для интенсификации процесса замораживания мяса на действующих мясокомбинатах имеющиеся потолочные батареи в морозильных камерах заменяют на эжекторные воздухоохладители или же, сохраняя батареи, камеры оборудуют вентиляционными установками, превращая их в эжекторные воздухоохладители.
Эжекторные воздухоохладители представляют собой батарею из гладких труб, вдоль которых продувается воздух, выбрасываемый из сопел-эжекторов, устанавливаемых у торца батареи, со скоростью 15-25 м/с. При этих условиях трубы батарей обдуваются воздухом со средней скоростью 1-1,5 м/с, а скорость воздуха у бедер полутуш повышается до 0,4 м/с. Процесс замораживания мяса поэтому (при одной и той же поверхности батарей и температуре испарения аммиака) ускоряется по сравнению с прежним (тихим) процессом охлаждения примерно на 30%.
Мокрые воздухоохладители конструктивно подразделяются на оросительные (с насадками, орошаемыми хладоносителем) и разбрызгивающие. В качестве насадок применяют фарфоровые кольца, а разбрызгивают различные форсунки.
Мокрый вертикальный воздухоохладитель просасывающего типа с насадкой из фарфоровых колец для камер охлаждения парного мяса. Хладоноситель, охлаждаемый в испарителе, насосом подается в желоб воздухоохладителя, откуда направляется в распределители, с помощью которых равномерно орошает насадку из фарфоровых колец; пройдя через насадку, хладоноситель сливается в поддон и поступает обратно в испаритель. Воздух из камеры всасывается в коробку воздухоохладителя через окно у его основания, движется навстречу хладоносителю снизу вверх, проходит через орошаемую насадку, охлаждается, просасывается через отбойный слой колец (где из охлажденного воздуха отделяются капли хладоносителя) и затем вентиляторами выбрасывается обратно в холодильную камеру.
Чем больше высота рабочего (орошаемого) слоя колец и степень их орошения, тем выше холодопроизводительность воздухоохладителя и больше сопротивление движению воздуха в нем.
Поэтому высоту рабочего слоя колец обычно принимают в пределах 200-300 мм, а отбойного (осушающего) слоя - 100-150 мм. Скорость движения воздуха в живом сечении воздухоохладителя составляет около 1 м/с. Фарфоровые кольца создают смачиваемую поверхность. При этом они занимают лишь 8% объема и поэтому не оказывают большого сопротивления воздуху, который проходит через них и между ними достаточно равномерно.
Мокрые воздухоохладители с фарфоровыми кольцами выпускают также горизонтальными как продувного, так и просасывающего типов.
Достоинствами мокрых воздухоохладителей являются простота конструкции и отсутствие трубчатых змеевиков. Недостатки - разжижение (деконцентрация) хладоносителя влагой из охлаждающего воздуха и необходимость его систематической реконцентрации.
В мокрых форсуночных воздухоохладителях в качестве хладоносителя обычно применяют охлажденную воду. Такие воздухоохладители используют главным образом для кондиционирования воздуха в производственных помещениях мясокомбинатов. Они состоят из коробки, внутри которой создаются «факелы брызг» с горизонтальными осями. Воздух просасывается вентилятором через «факел брызг» и охлаждается, а вода нагревается. Для отделения увлеченных воздухом водяных капель в коробке воздухоохладителя устанавливают отбойники - элиминаторы, имеющие различную форму зигзагов.
Комбинированные воздухоохладители действуют от теплообмена воздуха камер как с охлаждаемыми хладагентом змеевиками, так и непосредственно с хладоносителем, непрерывно орошающим эти змеевики.
В процессе работы комбинированного воздухоохладителя иней на охлаждающих змеевиках не образуется. Змеевики этих воздухоохладителей изготовляют из гладкостенных и оребренных труб непосредственного испарения хладагента. Змеевики хладоносителем орошаются через форсунки или зубчатые желоба с помощью насоса. Количество циркулирующего хладоносителя, орошающего змеевики, составляет 6-7,5 м3/ч на 1 м2 площади сечения воздухоохладителя. Капли, уносимые воздухом, улавливаются в элиминаторах, устанавливаемых перед вентиляторами или нагнетательными каналами воздухоохладителей. Вентиляторы используют обычно центробежные. Скорость воздуха, отнесенная к сечению коробки воздухоохладителя, не превышает 2 м/с. Корпус, змеевики и другие детали воздухоохладителей защищены от коррозии оцинковкой.
Комбинированные воздухоохладители имеют более высокие и устойчивые коэффициенты теплопередачи, чем сухие.
Комбинированные воздухоохладители работают непрерывно в течение длительного времени, без оттаивания снега на трубах, так как иней на трубах не образуется.