Calculul Necesarului de Frig Pentru Carmangerie

Bibliografie

Carabogdan I.Gh., Badea A., ș.a., 1989 – Instalații termice industriale, Ed. Tehnică, București

Lista notațiilor folosite

a 1. Schimburi pe zi;

2. Cantitatea de generată pentru producerea energiei electrice, ;

C Compresor;

Cr Punctul critic;

E Energia consumată de mașina frigorifică pe durata de viață, kWh;

H 1. Înălțime, m;

2. Raport de comprimare;

h Entalpie, ;

K Condensator;

k Coeficientul global de transfer termic;

L Lungime, m;

1. Lățime, m;

2. Lucru mecanic;

1. Cantitatea de încărcare, kg;

2. Cantitatea de produse prelucrate prin frig, ;

Debitul masic, ;

Norma de încărcare, ;

P Puterea, kW;

p Presiunea, bar;

Q 1. Cantitatea de căldură pătrunsă din exterior, W;

2. Necesarul de frig pentru refrigerarea produselor, ;

3. Necesarul de frig pentru ventilarea camerelor, ;

4. Frigul consumat pentru acoperirea pierderilor în timpul exploatării, kW;

5. Sarcina frigorifică, kW;

6. Necesarul de frig pentru vitrina frigorifică, kW;

R Refrigerant (limba engleză), agent frigorific (limba română);

S Suprafață, ;

t Temperatură, ;

V 1. Volum, ;

2. Vaporizator;

v Volumul de vapori, ;

Debitul volumic, ;

VL Ventil de laminare;

Lista simbolurilor grecești

1. Coeficient de transfer termic, ;

2. Coeficient de convecție, ;

Coeficient de adaos;

1. Diferență;

2. Pierderi;

grosimea, mm;

1. Eficiența;

2. Valoarea relativă a spațiului mort, %;

Randament;

1. Conductivitatea termică, ;

2. Coeficient de debit,

Densitatea, ;

1. Sarcina frigorifică, kW;

2. Sarcina termică, kW;

Umiditatea relativă, %;

Lista indicilor

1 Fluid cald

2 Fluid rece

Lista abrevierilor

a.e. Aerul la ieșire;

a.i. Aerul la intrare;

CFC Cloro-fluoro-carboni;

COP Coefficient of performance (limba engleză), coeficientul de performanță (limba română);

FC Fluoro-carboni;

GWP Global Warming Potential (limba engleză), potențialul global de încălzire (limba română);

HCFC Hidro-cloro-fluoro-carboni;

HFC Hidro-fluoro-carboni;

IFV Instalație frigorifică cu comprimare mecanică de vapori;

l.s. Lichid subrăcit;

ODP Ozon Distroy/Depletion Potential (limba engleză), potențialul de distrugere a ozonului;

RA Răcitor de aer;

SR Subrăcitor regenerativ;

Total Equivalent Warming Impact (limba engleză), impactul de încălzire echivalent total (limba română);

UE Uniunea europeană;

UV Radiații ultraviolete;

v.si. Vapori supraîncălziți;

CAP. 1 NOȚIUNI INTRODUCTIVE.

1.1. Scurt istoric al tehnicii frigului.

Încă din antichitate, s-au manifestat preocupări legate de îmbunătățirea confortului cu ajutorul frigului artificial: adunarea și depozitarea zăpezii și gheții în grote bine izolate termic în vederea folosirii în anotimpul cald, sau ventilarea aerului peste vase cu apă pentru răcirea acesteia prin evaporare.

Prima instalație de climatizare poate fi considerată cea a împăratului Nero, care a depozitat în grădina sa un întreg munte de zăpadă cu scopul obținerii pe timpul verii a unui vânt răcoros.

Popoarele nordice îngropau în zăpadă sau în gheață alimentele cu scopul conservării lor.

Popoarele din regiunile sudice (Spania, Portugalia) agitau aerul cu ajutorul unor evantaie mari cu scopul accelerării evaporării apei din vasele poroase, în care erau depozitate alimentele.

În evul mediu se amenajau bazine cu apă, din care se aduna pelicula de gheață, care se forma pe timpul nopții. Astfel a apărut și s-a dezvoltat comerțul cu gheață naturală înmagazinată iarna și utilizată în sezonul cald. Pentru aceasta, în țările arabe se organizase un serviciu permanent de caravane cu cămile, care transportau gheața din munții Libanului la Bagdad și Cairo, sau din Apenini la Roma.

În secolul al XVI-lea s-a observat că prin dizolvarea în apă a unor săruri (azotat de sodiu, clorură de sodiu – sare de bucătărie) se obține scăderea temperaturii apei; prin amestecarea zăpezii sau gheții cu aceste săruri se obțin temperaturi și mai scăzute. Aceste săruri sunt numite mai târziu săruri sau amestecuri refrigerente (frigorifice).

Anul 1755 este considerat anul de naștere a frigului artificial . Medicul scoțian William Cullen (1710 – 1790), profesor la Universitatea din Glasgow, a realizat, în condiții de laborator, un aparat de produs gheață artificială prin evaporarea apei la presiune scăzută (sub vid).

În anul 1834, americanul Jakob Perkins a inventat prima mașină frigorifică cu compresie, obținând brevetul pentru aparatul pentru producția frigului și răcirea lichidelor.

În anul 1851, medicul american John Gorrie a realizat prima mașină frigorifică cu compresie, cu agent frigorific aer, bazată pe proprietatea acestuia de a absorbi căldura mediului înconjurător în momentul destinderii.

În anul 1860, inginerul francez Ferdinand Carré a construit prima mașină frigorifică cu funcționare pe principiul absorbției în mod continuu, cu agent frigorific + .

În anul 1895, fizicianul și inginerul german Carl von Linde (1842 – 1934) a obținut aer lichid în mod continuu, industrial, construind o mașină, care executa compresiuni și destinderi succesive. În 1873 a conceput și realizat mașina frigorifică cu compresiune cu agent frigorific eter metilic și, apoi, amoniacul (în 1876).

În anul 1876, inginerul fancez Charles Tellier (1828 – 1913) a instalat pe vaporul „Le Frigorifique” un agregat frigorific cu compresie cu agent frigorific eter metilic. S-au realizat astfel primele transporturi frigorifice de carne între Argentina (Buenos Aires) și Franța (Rouen).

În anul 1899, Geppert a folosit gaze inerte în mașinile cu absorbție, realizându-se astfel prima instalația frigorifică fără piese în mișcare. Această idee a fost folosită în anul 1925 de către doi suedezi, C. Musters și Blatter von Platen, care au realizat frigiderul casnic cu absorbție.

În anul 1913, Altenkirch a realizat mașina frigorifică cu absorbție de amestec apă-amoniac în mai multe trepte.

În anul 1929, Clarence Birdseye (1886 – 1956) a obținut brevetul pentru congelarea produselor alimentare. El este considerat inițiatorul congelării alimentelor prin contact indirect cu mediul de răcire, idee ce a fost materializată în anul 1891 la frigoriferul militar din Billancourt, unde s-au făcut încercări pentru a realiza congelarea rapidă a cărnii într-o alveolă metalică scufundată într-un congelator cu saramură la o temperatură de .

1930 este anul, în care frigul a cunoscut o însemnată dezvoltare prin utilizarea freonilor ca agenți frigorifici (în SUA) în mașinile frigorifice cu compresie mecanică de vapori.

Scopul producerii frigului artificial este scăderea și menținerea temperaturii unui corp, sau sistem de corpuri, sub temperatura mediului înconjurător, reprezentat prin apă, aer și pământ.

Procedeele care stau la baza realizării temperaturilor scăzute:

– Cu agent frigorific:

– se bazează pe procese termice:

– în circuit deschis (cu gheață, amestecuri refrigerente, agenți frigorifici sau criogenici, prin evaporarea apei sau a altor lichide);

– în circuit închis (în instalații frigorifice): agentul parcurge componentele sistemului închis și suferă o serie de transformări termodinamice ce formează un ciclu frigorific.

– Fără agent frigorific:

– utilizează fenomene termoelectrice, termomagnetice și termomagneto-electrice (nu se utilizează în industria alimentară).

Lanțul frigorific

Frigul artificial are o largă utilizare în industria alimentară datorită acțiunii sale conservate asupra alimentelor perisabile prin oprirea sau frânarea activității agenților modificatori, atât timp cât acestea sunt menținute la temperaturi scăzute.

Rețeaua de unități în care se aplică temperaturile scăzute în scopul conservării produselor alimentare poartă denumirea de lanț frigorific. Noțiunea de „lanț frigorific” simbolizează legătura ce trebuie să existe între verigile ce asigură prelucrarea prin frig a produselor alimentare, depozitarea acestora la temperaturi scăzute, transportul frigorific sau izoterm între unități, unitățile comerciale de desfacere și alimentație publică și mijloacele frigorifice de uz casnic.

Lanțul frigorific este compus din unități fixe și unități mobile.

În categoria unităților fixe sunt cuprinse mijloacele de prelucrare și conservare prin frig existente la: centrele de colectare (colectarea și răcirea laptelui, răcirea peștelui la cherhanale etc.), unitățile de producție (abatoare, fabrici de bere, întreprinderi de industrializarea cărnii, întreprinderi de industrializarea a laptelui etc.), antrepozite frigorifice de stocaj și distribuție, depozite frigorifice ale bazelor județene de aprovizionare și desfacere, unități comerciale și de alementație publică și frigiderele de uz casnic.

Toate unitățile enumerate, cu excepția celor comerciale, sunt denumite frigorifice industriale sau depozite frigorifice având unele caracteristici comune. Unitățile mobile ale lanțului frigorific sunt constituite din mijloacele de transport care fac legătura între verigile (unitățile) fixe. Pentru transportul pe distanțe scurte se folosesc mijloace izoterme (auto sau vagoane de cale ferată). Petru transportul pe distanțe mari se folosesc mijloace de transport frigorific: autofrigorifere, trenuri frigorifice, nave frigorifice, avioane cu compartimente frigorifice.

Mijloacele de transport frigorific au instalații frigorifice proprii care asigură menținerea temperaturilor scăzute pe tot parcursul dintre cele două verigi fixe.

De regulă, fiecare categorie de produse alimentare are un lanț frigorific propriu, așa cum se observă în figura următoare:

Figura 1.1. Lanțuri frigorifice

La proiectarea, execuția și exploatarea unui lanț frigorific eficient trebuie avute în vedere realizarea următoarelor principii generale:

– Acțiunea frigului trebuie să intervină imediat sau cât mai curând posibil după colectarea, recoltarea sau producerea alimentelor, când produsele au o încărcare microbiană minimă, iar acțiunea agenților modificatori nu s-a declanșat încă;

– Refrigerarea sau congelarea produselor trebuie să se facă într-un timp scurt;

– Produsele prelucrate și conservate prin frig trebuie menținute în mod continuu, pe tot parcursul lanțului frigorific la temperaturi scăzute, corespunzător valorilor optime, variația acestora înscriindu-se în limita de ;

– Produsele supuse prelucrării și conservării prin frig trebuie să fie de foarte bună calitate, temperaturile scăzute neputând îmbunătăți calitatea unui produs ci numai de a o menține pe un interval de timp limitat. Un produs alterat sau în curs de alterare în stare inițială implică cheltuieli inutile pentru conservarea lor prin frig și există riscul ca el să contamineze și celelalte produse sănătoase sau de bună calitate, conservate prin frig;

– Fiecare produs sau grup de produse trebuie să i se aplice condiții specifice de temperatură scăzută, umiditate relativă a aerului, un număr optim de recirculări și împrospătări de aer.

Legumele sau fructele intrate în procesul de congelare suferă modificări structuro-textuale și de calitate mai mult sau mai puțin importante. Ele sunt cu atât mai neînsemnate și calitatea produsului finit cu atât mai apreciată de consumator cu cât procesul de congelare a fost realizat mai rapid, iar temperatura produsului a fost menținută în mod constant la valori de pe întreg lanțul frigorific.

1.2. Refrigerarea produselor alimentare.

Prin refrigerare se înțelege răcirea produsului alimentar până în apropierea punctului său de îngheț, fără formare de gheață în produs și conservării propriu-zise a produselor la această temperatură pe o perioadă determinată.

Refrigerarea reprezintă un anumit proces de transfer de căldură, fără schimbarea stării de agregare, însoțit în majoritatea cazurilor și de un transfer de masă (umiditate) de la produsul alimentar cu temperatură mai ridicată la mediul de răcire cu temperatură mai scăzută. Temperatura finală de refrigerare a produselor alimentare este, de regulă, deasupra punctului de congelare al acestora, situându-se între 0 și . Mediul de răcire trebuie să aibă temperatura mai redusă cu până la .

Unele produse alimentare nu suportă refrigerarea până în apropierea punctului lor de îngheț, deoarece suferă degradări produse de frig. De exemplu, tomatele nu se pot depozita la temperaturi mai mici de , sau castraveții sub , fără a se produce degradarea lor fiziologică și calitativă. De aceea, temperaturile de refrigerare variază din apropierea punctului de îngheț până la , funcție de tipul produsului alimentar supus procesului de refrigerare.

Se impune cunoașterea elementelor de bază ce fac legătura între performanțele sau posibilității instalației de răcire și tehnologia frigorifică a produsului: viteza de răcire, transferul de căldură de la produs la mediul de răcire, regimul de lucru impus mediului de răcire (temperatură, umiditate relatică și viteza aerului în cazul refrigerării în aer).

Viteza de răcire caracterizează intensitatea de răcire. Procesul de răcire este un proces tipic nestaționar, încât viteza de răcire variază de la un punct la altul și în timp.

Noțiunea de intensitate de răcire s-a definit prin intervalul de timp în care diferența de temperatură între temperatura medie a produsului și temperatura mediului de răcire este redusă la jumătate (timp de înjumătățire).

Timpul de injumătățire devine astfel o caracteristică a procedeului de răcire fiind dependent de natura, forma și mărimea produsului și de procedeul de refrigerare aplicat.

Pentru a se mări viteza de răcire a unui produs cu caracteristicele fizice cunoscute se poate acționa asupra temperaturii și vitezei de deplasare a mediului de răcire.

La procedeele de refrigerare în curent de aer rece, atunci când temperatura inițială a produsului este ridicată se poate aplica metoda de răcire în două trepte. Astfel, în faza inițială, pentru accelerarea răcirii se poate utiliza aer cu o temperatură mai scăzută () fără pericolul congelării superficiale a produsului.

După atingerea primei durate de înjumătățire a diferenței de temperaturi, temperatura aerului se ridică la o valoare în jur de , ce se menține aproximativ constantă până la sfârșitul refrigerării. Operația devine discontinuă, dar se micșorează mult timpii de răcire față de procesele la care aerul este menținut la aceeași temperatură pe tot parcursul refrigerării. Metoda se aplică frecvent la refrigerarea cărnii.

Viteza aerului accelerează refrigerarea, dar viteza de răcire nu este în dependență liniară cu viteza aerului. La viteze mai mari de 3 … 5 m/s într-un tunel de refrigerare rapidă, se ajunge la consumuri de energie la ventilatoare nejustificat de mari din punct de vedere economic.

La răcirea produselor alimentare în stare solidă, mecanismul transmiterii căldurii se bazează, la majoritatea sistemelor utilizate, pe convecția forțată și mai rar pe convecția liberă. Procedee mai puțin răspândite folosesc și efectul radiației căldurii de la produs la suprafețele metalice ale echipamentului frigorific aflat în apropiere, efect care, de cele mai multe ori este combinat cu schimbul de căldură prin convecție.

La răcirea produselor lichide prin intermediul schimbătoarelor de căldură de diverse tipuri, transmiterea căldurii are loc prin convecție forțată și prin conducție.

Efectele refrigerării asupra produselor alimentare sunt în principal următoarele:

-încetinirea proliferării microorganismelor;

-frânarea activităților metabolice din țesuturile vegetale (după recoltare) sau animale (după sacrificare);

-reducerea ratei reacțiilor chimie de descompunere, inclusiv activitatea enzimelor;

-reducerea pierderilor de umiditate din țesuturi.

Pierderi în greutate prin deshidratarea parțială a produsului.

În timpul prelucrării prin frig a produselor alimentare și ulterior pe parcursul depozitării acestora în spații frigorifice special amenajate, au loc pierderi în greutate a produselor respective. Ele sunt efectul deshidratării parțiale a produselor prin evaporarea apei sau sublimarea gheții de pe suprafața acestora la contactul cu mediul de răcire în faza gazoasă. Atunci când se folosește aerul ca mediu de răcire și produsele nu sunt protejate prin ambalaje ermetice, transferul de umiditate este mai intens și pierderile în greutate mai mari.

În tabelul 1.1 se arată clasificarea procedeelor de refrigerare.

Tabelul 1.1 – Clasificarea procedeelor de refrigerare

Întreaga cantitate de carne în carcase obținută în abator trebuie supusă tratamentului prin frig în scopul reducerii modificărilor care au loc imediat după sacrificare.

Procesul tehnologic de tăiere a animalelor în abator cuprinde următoarele operații: asomarea, sângerarea, îndepărtarea capului, pielii și a părților inferioare ale membrelor, eviscerarea, secționarea, toaletarea și dușarea.

De foarte mare impotanță pentru calitatea cărnii și pentru posibilitățile ei de conservare este operația de sângerare. Aceasta deoarece locurile cu resturi de sânge sunt un mediu prielnic de dezvoltare pentru microorganisme.

De asemenea, operația de eviscerare trebuie făcută atent pentru a se evita murdărirea suprafeței carcasei cu microorganisme din dejecțiile gastro-intestinale.

În ceea ce privește secționarea, carcasele de bovine se împart în două jumatăți simetrice și uneori în sferturi. Este de preferat ca secționarea să se facă după refrigerare pentru a evita retragerea țesutului muscular de pe oase în zona secționată, fapt care înrăutățește aspectul comercial. La porcine, secționarea se face numai în jumătăți (cu sau fără cap), iar carcasele de ovine nu se secționează.

Toaletarea are ca scop îndepărtarea părților hemoragice sau contuzionate, nivelarea marginilor la locul de junghiere precum și realizarea unui strat de grăsime superficiala uniform.

Dușarea cu apă de la rețea are pe de-o parte rolul de a îndepărta resturile de sânge și de eventuale impurități care pot grăbi alterarea, iar pe de altă parte contribuie la răcirea mai rapidă a carcasei și la reducerea pierderilor în greutate prin evaporare. Dușarea trebuie efectuată cât mai repede atâta timp cât suprafața cărnii este încă suficient de caldă pentru a se asigura evaporarea apei aderente, ulterior formându-se o peliculă de zvântare.

Imediat dupa sacrificare, carcasele de carne trebuie supuse unei răciri rapide care are ca scop:

– reducerea transformărilor de origine microbiologică, foarte active în special pe suprafața caldă și umedă a carcaselor;

– evitarea sau reducerea modificărilor de culoare datorate oxidării hemoglobinei din sânge în contact cu aerul;

– reducerea pierderilor în greutate prin evaporare, ca urmare a scăderilor rapide a temperaturii și a presiunii parțiale a vaporilor de apă, la suprafața cărnii.

Din motivele arătate procesul de refrigerare trebuie să înceapă după cel mult 4 ore de la sacrificare, considerând că după acest interval temperatura medie a cărnii este de aproape . Carcasele de carne se consideră refrigerate, atunci când temperatura luată în centrul termic al părții anatomice de grosime maximă are valori de . În anumite cazuri, răcirea prea rapidă poate conduce la o accentuată lipsă de frăgezime a cărnii.

Pentru asigurarea unei răciri uniforme cât mai rapide este necesară o așezare a carcaselor pe liniile aeriene care să permită circulația aerului peste o suprafață cât mai mare a acestora.

Viteza de răcire a unei carcase depinde atât de factorii specifici (specie, greutate, formă) cât și de condițiile exterioare de răcire, respectiv de diferența de temperatură aer-carne și viteza aerului în contact cu carnea.

1.3. Tipuri de instalații și aparate folosite. Caracteristici constructive si funcționale.

Caracteristicile constructive și fucționale ale spațiului frigorific ce au influență asupra pierderilor în greutate a produselor sunt: suprafața exterioară specifică a camerei, eficacitatea izolației termice, perdelele de aer rece de la ușile de acces, echipamentul frigorific din dotare.

Camerele de refrigerare mici sau mijlocii nu sunt prevăzute cu canale de aer. Sunt întâlnite în industria cărnii și a laptelui, la refrigerarea legumelor și fructelor (numite și celule frigorifice) fiind de regulă utilizate atât pentru procesele de refrigerare cât și pentru depozitarea produselor răcite.

În industria cărnii și industria laptelui, pentru diverse procese de răcire se folosesc camere prevăzute cu răcitoare de aer carcasate având ventilatoare proprii, montate pe unul din pereții longitudinali.

La lățimi ale camerei frigorifice mai mari de 6 m se pot monta răcitoare pe ambele laturi longitudinale. Pentru a se intensifica circulația aerului în perioada de răcire a produselor se folosesc ventilatoare auxiliare de perete care vehiculează aerul fără a-l trece prin răcitor și deci fără a-l supune uscării.

Izolația termică din structura pereților, plafoanelor și pardoselelor trebuie să fie eficientă, să limiteze fluxurile de căldură la valorile maxime admise economic pentru situația când temperatura exterioară are valorile cele mai mari. O izolație termică insuficient dimensionată, executată necorespunzător sau degradată în urma umidificării și a tasărilor, va permite pătrunderea unor fluxuri calorice mari, mai ales în perioadele calde din an, cu consecințe negative asupra temperaturii și umidității relative a aerului din interiorul camerei frigorifice (t – crește, – scade) și drept urmare pierderile în greutate a produselor se măresc.

Neutilizarea sau nefuncționarea perdelelor (dușurilor) de aer rece de la ușile de acces în depozitele de congelate, permite pătrunderea aerului cald din exterior în timpul deschiderii acestora și drept urmare se modifică umiditatea relativă a aerului în interiorul camerei.

Echipamentul frigorific al spațiilor răcite constă din răcitoare de aer și baterii de răcire.

Răcitoarele de aer sunt prevăzute cu ventilatoare asigurând răcirea aerului prin convecție forțată. Pot fi umede sau uscate, carcasate sau necarcasate, montate pe pereți , sau sub tavan sau în canalele de aer.

Bateriile de răcire sunt realizate din țevi netede sau cu aripioare sub formă de panouri cu unul sau cu mai multe rânduri de țevi dispuse în serpentină sau în fascicol putând fi montate pe pereți și sub tavane. Răcirea aerului are loc prin convecție liberă.

La frigoriferele pe un singur nivel sunt mai avantajoase bateriile de tavan, suprafața acoperișului fiind mai mare.

În depozitele frigorifice, carnea (în jumătăți sau sferturi de carcasă) se suspendă pe cârlige, fără protecție împotriva deshidratării superficiale. În acest caz, umiditatea relativă a aerului din depozit trebuie să fie cât mai mare (85 – 95%).

Cârligele pentru acest tip de depozitare sunt de mai multe tipuri:

–Cârlige curbate din inox alimentar, mobile în tavan (pe șine) speciale pentru depozitarea carcaselor de carne. Domenii de utilizare: abatoare, măcelării, magazine alimentare, incinte frigorifice;

–Suport tijă cu cârlige din oțel inox alimentar, înalte de 1 metru (4 cârlige în cruce) sau 1.4 metri (5 cârlige în cruce);

–Cârlige din inox tip „umeraș”, cu roată de rulare și rulment, folosite îndeosebi în depozitele abatoarelor;

–Cârlige din inox alimentar tip „umeraș”, cu inel, folosite în carmangerii și abatoare pentru procesarea și depozitarea ulterioară a carcaselor de porc;

–Rafturi cu cârlige (12 x 5 sau 18 x 8 mm) pentru carne;

–Cărucior din inox alimentar cu cârlige, destinat (semi)carcaselor de suine sau ovine;

–Cârlig inox cu bridă zincată, pentru bovine.

  La (semi)carcasele depozitate pe cârlige, suprafața cărnii trebuie să fie tot timpul zvântată. Carnea tranșată sub formă de piese nu se păstrează, pe cât posibil, în acest tip de depozit. Însă, dacă situația o impune, depozitarea se va face pe suporți de inox tip „pom”, într-un singur strat, având grijă ca suprafața cărnii să rămână uscată, fără să vină în contact cu pardoseala sau cu pereții.

Nu se va introduce în spațiile de depozitare carne parțial refrigerată, alături de o carne complet refrigerată, întrucât pe carnea mai rece apare condens, cu consecințe materializate în reducerea duratei de conservare. Depozitul frigorific va avea ușa închisă în permanență, deschiderea acesteia fiind admisă doar atât cât este necesar manipulărilor (către sau dinspre depozit) și numai de către personalul instruit în acest scop.

La depozitarea în condiții de suspendare a cărnii refrigerate, pot evolua numai germenii de suprafață, cei de profunzime rămânând practic blocați, chiar în situația unor mici variații termice, în depozitul frigorific. În condiții favorabile de temperatură – umiditate, dezvoltarea microorganismelor peste anumite limite poate duce la transformări profunde ale cărnii, care devine improprie consumului.

Depozitarea suspendată a cărnii refrigerate se face astfel încât să poată fi identificate loturile de carne. Spațiul frigorific respectiv va fi utilizat doar pentru depozitarea tipului de carne căruia i-a fost destinat.

Carcasele din depozite vor fi transferate către alte spații (tranșare, vânzare etc.), doar atunci când este necesar și numai în cantitățile strict cerute, evitând revenirea spre înmagazinare și, implicit, șocurile termice.

Este interzisă intrarea în depozitul frigorific fără echipament care să protejeze carnea suspendată.

În continuare se vor prezenta unele tipuri de instalații și aparate:

a) Refrigerarea în aer:

– camere și depozite de refrigerare:

Se execută în diferite variante constructive în funcție de destinație, natura produselor și modul de distribuție al aerului.

Sistemul de răcire cu răcitoare de aer este utilizat la depozitele de refrigerare unde nivelul optim al umidității relative a aerului este mai scăzut, durata de depozitare mult mai mică și este necesară o circulație forțată a aerului.

Figura 1.2. Cameră frigorifică cu răcitoare de perete multiple

și ventilatoare auxiliare (1)

Figura 1.3. Sistem de răcire cu două canale de aer

1 – canal de aspirație; 2 – ventilator; 3 – baterie de răcire;

4 – canal de refulare a aerului rece.

Figura 1.4. Sistem de răcire cu un singur canal de aer

1 – canal de refulare; 2 – aspirația aerului cald; 3 – răcitor de aer și ventilaror;

4 – stivă de produse.

Figura 1.5. Cameră frigorifică cu introducerea aerului rece prin pardoseală

1 – comandă automată ventilatoare; 2 – admisie aer proaspăt; 3 – higrostate;

4 – ventilator axial; 5 – ceas program; 6 – duze decongelare; 7 – baterie de încălzire;

9 – termostate; 10 – umidificator.

– tunele de refrigerare:

Tunelele de refrigerare se utilizează pentru răcirea rapidă a produselor, asigurându-se curenți de aer cu viteze mari de curgere.

Lățimile uzuale sunt de 3 sau 6 m, iar lungimile sunt de 6, 9, 12, 15, 18 sau 24 m. Înălțimile sunt de 3,6…4,8 m.

Tunelele de refrigerare care asigură o circulație verticală a aerului asigură o răcire mai uniformă. O primă variantă prezentată are răcitoarele de aer montate lateral.

Figura 1.6. Tunel de refrigerare cu circulație verticala a aerului

și răcitoare laterale

1 – răcitor de aer; 2 – tavan fals; 3 – spațiu de refrigerare.

Răcitoarele de aer se pot monta și în exteriorul tunelului, de unde este suflat în

interior.

Figura 1.7. Tunel de refrigerare cu circulație verticala a aerului

și răcitoare exterioare

1 – răcitor de aer; 2 – ventilator axial;

3 – schelet metalic de susținere a liniilor de transport aerian;

4 – tavan fals perforat; 5 – carcase de carne

Intensificarea refrigerării se poate realiza utilizând sisteme de suflare a aerului

(dușare) de tipul celor din figură. Temperatura aerului la ieșirea din răcitor este de , iar viteza de circulație este de .

Figura 1.8. Sisteme pentru dușare cu aer rece

a) – cu canal de aer deasupra liniei aeriene; b) – cu canale de aer sub linii;

c) – cu utilizarea bateriilor auxiliare de răcire.

1 – canal de aer; 2 – cadrul liniei aeriene; 3 – ajutaj; 4 – linie aeriană;

5 – carcase de carne; 6 – con de aer; 7 – baterii de răcire auxiliare.

Față de răcirea prin convecție forțată, se poate reduce durata răcirii carcaselor de carne cu 2…3 ore, iar pierderea în greutate cu , dacă se utilizează tunele de răcire rapidă prin convecție și radiație.

Figura 1.9. Tunele de refrigerare rapidă a cărnii prin convecție și radiație

1 – răcitoare de aer; 2 – ventilatoare; 3 – fante de distribuție a aerului;

4 – baterii de răcire prin radiație.

– refrigerarea în mijloacele de transport:

Se practică în special la prerăcirea fructelor și legumelor proaspete ce urmează a fi transportate la distanțe mari, obținându-se economie de timp și manipulări.

Se folosesc vagoane izoterme și autoizterme, trenuri frigorifice și mijloace autofrigorifice.

Figura 1.10. Agregat frigorific staționar pentru răcirea fructelor în vagoanele de C.F.

1 – ventilator (aspirație); 2 – vagon; 3 – canal de aer; 4 – răcitor de aer;

5 – ventilator (refulare); 6 – brațe flexibile de racordare (furtun).

b) Refrigerarea prin imersie în agenți intermediari:

Procedeul este utilizat la refrigerarea unor produse vegetale, păsări și pește.

Ca agenți de răcire prin imersia produselor se folosesc:

– apă cu temperatura de răcită prin intermediul unei instalații frigorifice sau în amestec cu gheață;

– apă de mare cu temperaturi de .

Figura 1.11. Bazin pentru refrigerarea păsărilor prin imersie

1 – generator de fulgi de gheață; 2 – palete directoare; 3 – transportor;

4 – sistem de acționare; 5 – racord de prea-plin; 6 – elevator; 7 – bazin;

8 – celulă.

Figura 1.12. Refrigerarea păsărilor în bazine în curent de apă rece

1 – canal de circulare a apei glaciale; 2 – păsări; 3 – bazin iozolat termic;

4 – transportor înclinat; 5 – reductor; 6 – plan înclinat; 7 – conveer; 8 – masă;

9 – serpentină răcire apă; 10 – izolația bazinului; 11 – pompă;

12 – conducte de recirculare apă.

c) Refrigerarea prin contact cu gheață hidrică:

Se utilizează ca procedeu industrial, la refrigerarea peștelui, a legumelor, sau a altor produse care necesită o răcire rapidă și menținerea suprafeței în stare umedă cât mai lung timp. În figură este reprezentat un sistem mecanizat pentru încărcarea lăzilor cu fulgi de gheață, pentru refrigerarea legumelor. Masa gheții reprezintă cca. 40% din masa legumelor supuse refrigerării.

Figura 1.13. Linie mecanizată de încărcare a lăzilor cu fulgi de gheață,

pentru refrigerarea legumelor

1 -alimentare cu gheață; 2 – generator de zăpadă; 3 – furtun flexibil; 4 – buncăr cu fulgi de gheață; 5 – clapetă; 6 – transportor cu role; 7 – lăzi cu legume; 8 – transportor.

d) Refrigerarea în vid:

Este o metodă modernă de păstrare a produselor cu conținut ridicat în apă și suprafață mare de răcire. Se utilizează în special pentru legume ca salata și spanacul, sau pentru alge marine comestibile. Refrigerarea se bazează pe efectul de răcire datorat vaporizării la presiuni scăzute a unei părți din apa conținută de produse și de apa cu care au fost stropite acestea.

Figura 1.14. Aparat de refrigerare sub vid

1 – pompă de vid; 2 – cameră cu vacuum pentru introducerea produselor.

e) Refrigerarea produselor lichide în aparate schimbătoare de căldură:

Se aplică produselor alimentare cum sunt: lapte, smântână, bere, vin, sucuri de fructe, etc.

Răcitoarele utilizate sunt de tipul schimbătoarelor de căldură cu plăci, vase cu manta și agitator interior; aparate tip țeavă în țeavă sau multitubulare. Sunt executate din oțel inoxidabil.

Cei mai utilizați agenți de răcire sunt: apa glacială; soluții saline; soluții alcoolice.

Figura 1.15. Răcitor de brânză cu doi cilindri

1 – capac; 2 – palete elicoidale; 3 – cuțite; 4 – tambur; 5 – carcasă exterioară;

6 – manta pentru circularea saramurii; 7 – con alimentar;

8 – tablou de comandă; 9 – buncăr de încărcare; 10 – cuplaj; 11 – reductor;

12 – transmisie prin curele; 13 – răcitor; 14 – electromotor; 15 – suport

În continuare se va prezenta sistemul de refrigerare în aer, fiind utilizat pentru produsele din carne având numeroase beneficii.

Refrigerarea în aer

Refrigerarea în aer este procedeul de refrigerare cel mai utilizat în industria alimentară. Se utilizează pentru răcirea produselor alimentare cu structură solidă: carne, produse din carne, păsări, pește, brânzeturi, lactate, fructe, legume, oua, semipreparate culinare, etc.

Aerul, ca mediu de răcire, prezintă o serie de avantaje și dezavantaje:

Avantajele utilizării aerului ca agent de refrigerare sunt:

nu afectează calitatea produselor cu care vine în contact;

nu impune restricții în cazul produselor ambalate cu care vine în contact;

nu afectează integritatea produsului alimentar cu care vine în contact, sau a ambalajului, în cazul produselor ambalate;

costuri reduse.

Dezavantajele utilizării aerului ca agent de refrigerare sunt:

viteză specifică de răcire redusă și durată de refrigerare mai mare;

deshidratarea parțială a produsului supus refrigerării și astfel pierderi în greutate.

Atât temperatura cât și viteza aerului influențează durata refrigerării.

La refrigerarea într-o singură treaptă, temperatura agentului de refrigerare, deci temperatura aerului, variază între și , dar sunt și cazuri când trebuie adoptate alte valori în conformitate cu natura produsului refrigerat.

La refrigerarea în două trepte, sistem utilizat pentru accelerarea răcirii cărnii în carcase, a păsărilor și a unor fructe), se utilizează în primă fază temperaturi de la unele fructe și de la carcasele de bovine și de la carcasele de porcine. Regimul scăzut al temperaturii aerului este menținut, de regulă, pe o durată echivalentă primului timp de înjumătățire a temperaturii z caracteristică produsului respectiv, după care temperatura aerului se ridică la valori de menținâandu-se la acest plafon pe toată durata celei de a doua faze.

Temperatura și viteza de refrigerare depind de viteza aerului utilizat ca și agent de refrigerare. Aceasta variază funcție de regimul de refrigerare: la refrigerarea lentă, viteza aerului este de , iar la cea rapidă, de , luată în considerare în spațiu gol, astfel încât între produse să nu se depășească viteze de .

În cazul proceselor de refrigerare în două trepte, viteza aerului influențează semnificativ viteza de refrigerare doar în prima treaptă, iar în treapta a doua devine neglijabilă.

Viteza aerului și deci viteza de refrigerare depind și de modul de dispunere a produselor supuse răcirii în spațiul de refrigerare. Această amplasare se face astfel încât să se asigure o circulație dirijată a aerului, un câmp de viteze cât mai uniform și o suprafață de expunere a produselor cât mai mare.

Modul de circulație a aerului în spațiul de refrigerare poate fi după direcție verticală, longitudinală sau transversală.

Modul de așezare al produselor în spațiul de refrigerare depinde de direcția curenților de aer. Sunt necesare interspații astfel orientate încât să se asigure o circulație dirijată a aerului, un câmp de viteze cât mai uniform în spațiu și o suprafață de expunere a produselor la contactul cu aerul rece cât mai mare.

Modul de așezare al produselor si mărimea interspațiilor influențează viteza de răcire și prin urmare durata de refrigerare.

La refrigerarea cărnii în carcase, semicarcase sau sferturi de carcasă se utilizează foarte larg sistemul de suspendare al acestora, prin intermediul unor cârlige mobile, de linii aeriene de transport montate la o înălțime ce depinde de mărimea carcaselor: 1.85 m pentru carcasele de oaie; 4.5 m la semicarcasele de vită.

La refrigerarea cărnii s-a dovedit mai eficientă dușarea carcaselor cu aer rece cu circulație verticală descendentă, situație în care interspațiile au valori minime iar aerul rece introdus acșionează în primul rând asupra coapsei, asigurând astfel o răcire mai uniformă a întregii carcase, ca în figura următoare:

Figura 1.16. Schema distribuției aerului la răcirea cărnii în tunele

cu circulație verticală descendentă

1 – canal de aer; 2 – ajutaj; 3 – linie aeriană de transport;

4 – carcasa de carne; 5 – canal de distributie a aerului.

În ceea ce privește umiditatea relativă a aerului utilizat ca și agent de refrigerare, aceasta trebuie să aibă valori cât mai ridicate pentru a limita transferul de masă și astfel deshidratarea superficială, obținându-se pierderi minime în greutate. Punctul de rouă al aerului rece fiind situat la valori inferioare temperaturii suprafeței produsului sunt excluse fenomenele de condensare a vaporilor de aer pe suprafața produsului. Ele pot avea loc accidental la refrigerarea cu două nivele de temperatură, dacă prima fază a fost prelungită și în momentul trecerii în faza a doua produsul a atins o temperatură superficială coborâtă, inferioară punctului de rouă al aerului utilizat în partea finală a procesului.

După mărimea și tipul constructiv al spațiului frigorific, refrigerarea în aer poate fi clasificată după schema următoare:

– Refrigerarea în aer:

– în mijloace staționare:

– camere de refrigerare;

– tunele de refrigerare;

– celule de refrigerare;

– în mijloace de transport:

– autofrigorifice;

– vagoane frigorifice;

– nave frigorifice.

Refrigerarea cărnii în carcase poate fi condusă după următoarea schemă:

– cu zvântare prealabilă;

– directă:

– lentă;

– rapidă:

– într-o fază:

– în camere;

– în tunele;

– în două faze:

– în aceeași încăpere;

– în căperi diferite.

Circulația aerului în camerele frigorifice mari este dirifată prin canale de aer.

Pot fi folosite două sisteme:

– cu două canale de aer;

– cu un singur canal de aer.

CAP. 2 DIMENSIONAREA ȘI AMPLASAREA SPAȚIILOR FRIGORIFICE.

2.1. Calculul suprafețelor de prelucrare prin frig și de depozitare a produselor alimentare.

Parametrii principali în proiectarea capacității de depozitare a unui frigorifer depinde de natura și dimensiunile produselor, suprafața spațiilor răcite, înălțimea de stivuire.

La proiectarea unui frigorifer, deosebit de important este modul de amplasare a camerelor de depozitare, precum și a spațiilor anexe, în vederea asigurării unui flux continuu de producție și livrare. În vederea reducerii la minim a puterilor frigorifice, camerele de depozitare vor fi astfel amplasate încât diferențele de temperatura dintre acestea să fie minime. Capacitatea camerelor de depozitare se calculează în funcție de cantitățile maxime de mărfuri vehiculate, în condiții de maximă eficiență a operațiunilor de distribuție a mărfurilor.

Suprafața construită a spațiului de depozitare este cu 20 până la mai mare decât suprafața utilă, deoarece se ține seama de faptul că există stâlpi pentru susținerea clădirii, culoare și spații libere între produse și pereți, necesare circulației aerului.

Suprafețele camerelor de depozitare se calculează cu relația:

(2.1)

unde:

– coeficient de adaos care ia în considerație suprafețele necesare spațiilor dintre produse, dintre produse și pereți, existența stâlpilor de susținere și a culoarelor pentru circulația autostivuitoarelor în depozite;

– cantitatea de încărcare ;

– norma de încărcare cu produse pe unitatea de suprafață a pardoselei, recomandată în anexa “TABELE” ;

Se extrag urmatoarele valori pentru normele de încărcare respectivă:

– pentru sistemul suspendat, folosit la unele tunele de refrigerare, tunele de congelare și depozite de refrigerate, norma de încărcare este:

– pentru depozitele de refrigerare se recomandă coeficientul de adaos:

Pentru depozitele de produse refrigerate suprafețele utile se calculează cu relația:

(2.2)

unde:

– cantitatea de încărcare ;

– norma de încărcare cu produse pe unitatea de suprafață a pardoselei, recomandată în anexa “TABELE” ;

Suprafețele constructive au valorile:

(2.3)

unde:

– coeficient de adaos care ia în considerație suprafețele necesare spațiilor dintre produse, dintre produse și pereți, existența stâlpilor de susținere și a culoarelor pentru circulația autostivuitoarelor în depozite;

Suprafața constructivă a depozitului de refrigerare va avea dimensiunile . Înălțimea depozitului se alege de 4 m.

2.2. Amplasarea spațiilor frigorifice.

În vederea reducerii pătrunderilor de căldură din exterior se urmărește ca planul cu dispunerea spațiilor răcite, împreună cu culoarele aferente circulația produselor, să aibă o formă apropiată de un pătrat. La amplasarea spațiilor se iau în vedere câteva aspecte: existența unor fluxuri simple pentru produse (cât mai scurte și cu intersecții cât mai puține), reducerea gradată a temperaturii de la exterior spre centru, amplasarea spațiilor cu temperaturi mai scăzute pe latura din nord sau în centrul frigoriferului.

La stabilirea planului general al frigoriferului se va ține seama de specificul întreprinderii pe care o deservește, locul de amplasare în vederea respectării normelor sanitare. Se presupune că frigoriferul este amplasat în orașul Galați.

Planul general al frigoriferului trebuie să fie astfel conceput, încât să asigure posibilitatea mecanizării transportului intern, cu manevrări ușoare și minime, pe verticală și orizontală.

Lungimea rampelor trebuie să asigure deservirea tuturor acceselor în frigorifer. Dacă rampele sunt denivelate față de teren se prevede nivelul parterului la aceeiași cotă cu rampele, respectiv la +1.10 m. Vor fi copertate cu copertine pe toata lungimea și pe o lățime mai mare decât a rampelor cu minimum 30 cm.

În cazul transporturilor cu mijloace mecanizate, rampele vor fi prevăzute cu planuri înclinate pentru urcarea acestor mijloace.

Culoarele se dimensionează în funcție de necesitățile tehnologice și de mijloacele de transport.

Instalațiile electrice interioare diferă de cele exterioare adică din clădirile obișnuite datorită condițiilor de funcționare ale frigoriferelor.

Din acest motiv, instalațiile electrice din clădirea frigoriferului vor fi de tip etanș, folosindu-secabluri în manta de plută sau plastic.

Tablourile de distribuție vor fi capsulate, recomandându-se crearea unei încăperi separate pentru distribuția electrică, încălzite la .

Figura 2.1. Schița carmangeriei

1 – Depozitul frigorific; 2 – Încăperea depozitului frigorific; 3 – Vestiar și grup sanitar;

4 – Birou; 5 – Hol; 6 – Zonă acces si cântar; 7 – Spațiu comercial; 8 – Rampă auto.

Pentru camera frigorifică se folosesc pereți de tip „sandwich”:

Îmbinarea diferitelor elemente „Sandwich” ale camerelor frigorifice (podele, pereți, tavane) se face printr-un sistem „nut și pană” cu autocentrare.

În interiorul elementelor sunt montate în cutii de plastic închizătoare cu tensionare și cârlige protejate la coroziune. Închizătoarele se acționează din interiorul camerei frigorifice, pentru montajul camerei frigorifice nefiind necesar accesul din exterior.

Figura 2.2. Pereți de tip „sandwich”

Tabelul 2.1 – Caracteristicile pereților de tip „sandwich”

* nu e valabil pentru elementele de podea;

– – conductivitatea termică a materialului izolant ales .

Conform tabelului 2 alegem pereți de tip „sandwich” TECTO Standard WL 80.

Figura 2.3. Grosimea pereților de tip „sandwich”

Elementele de tavan:

Elementele de tavan completează valoroasele elemente de perete ale gamelor de produse TECTO–Standard și TECTO–Special. Și în acest caz, sistemul cu „nut și pană” asigură montajul rapid și ușor.

Prin întăriturile constructive suficiente precum și prin măsuri de asigurare statică, elementele de tavan sunt foarte potrivite pentru accesorii cum ar fi cârligele de măcelărie, căi de rulare tubulare sau pentru montajul agregatelor frigorifice de tavan. Deschiderea maximă autoportantă pentru elementele de tavan la sistemul TECTO WL80, WL100, 120 și 150 este de 6 m. Pentru deschideri mai mari, respectiv pentru elemente de tavan compuse, sunt necesare elemente constructive de susținere respectiv agățare. În acest sens, foarte indicate sunt grinzile autoportante sau agățate compuse din 2 profile tip C din oțel care prin fixarea, de exemplu, de tavanul încăperii sau de o construcție metalică suplimentară permit deschideri ale tavanelor și peste 6 m. În cazul în care situația nu permite fixarea de elementele de construcție a acestor grinzi, atunci avem posibilitatea utilizării grinzilor cu zăbrele pentru deschideri mai mari.

Fig. 2.4. Îmbinarea tavanului cu pereți de tip „sandwich”

Sistem „Podea asemenea tavanului”

Atunci când sunt necesare măsuri speciale de termoizolare dar în același timp este impus același nivel pentru pardoseală (de exemplu la camerele de congelare), elementele de tavan, datorită stabilității lor precum și a izolației termice ridicate,

pot fi folosite în construcția pardoselii. Prin măsuri constructive adecvate se pot introduce sub diverse pardoseli (de ex. sub șapă).

Celule de răcire fără elemente de pardoseală: În cazul camerelor frigorifice fără pardoseală din oțel inoxidabil, pereții celulei se montează direct pe pardoseala existentă pe locul de amplasare, prin intermediul unor profile „U” din inox sau material sintetic.

Rezistență mecanică ridicată, fiind confecționate dintr-un oțel inoxidabil de înaltă calitate, pardoselile camerelor frigorifice au o rezistență mecanică deosebită și pot fi circulate, în funcție de sarcina admisibilă, chiar și cu utilaje cu roți mici.

Concepute din oțel inoxidabil, pardoselile camerelor frigorifice îndeplinesc cele mai exigente norme de igienă. Pardoselile sunt realizate cu îmbinări de precizie, fără trepte sau rosturi.

Ambutisare antiderapantă:

Prevăzute cu o suprafață antiderapantă multidirecțională, pardoselile din oțel inoxidabil oferă un plus semnificativ de siguranță. În funcție de domeniul de aplicare, putem să oferim pardoseli cu nuturi ambutisate, cu ambutisări circulare sau neambutisate.

1 2 3

Figura 2.5. Tipuri de pardoseală

1 – Pardoseală din oțel inoxidabil cu nuturi ambutisate;

2 – Pardoseală din oțel inoxidabil cu ambutisări circulare;

3 – Pardoseală din oțel neambutisată.

TECTO Varianta standard WL cu pereți de 80, 100 mm grosime

Articulațiile pereților modulari ai camerelor de refrigerare și congelare TECTO Standard WL80 și WL100 sunt realizate printr-un sistem de montaj nut/pană, prevăzut cu o garnitură de etanșare. Astfel se realizează o îmbinare a pereților TECTO fără rosturi de trecere, ceea ce elimină posibilitatea apariției depunerilor de apă și murdărie.

Figura 2.6. Varianta TECTO Standard cu pardoseală

din oțel inoxidabil cu nuturi ambutisate

1 2 3

4 5

Figura 2.7. Alte componente

1 – Ușile autoridicătoare și ventilele de decompresie

ajută la deschiderea camerelor frigorifice;

2 – Agregate de perete EVO-COOL (purificarea aerului);

3 – Mâner ergonomic;

4 – Panou de comandă funcțional;

5 – Balamale autoridicătoare.

Se vor alege ca elemente de tavan și pardoseală, sistemul cu „nut și pană” care asigură montajul rapid și ușor, din oțel inoxidabil cu nuturi ambutisate.

Carmangeria este situată în zona Galați iar depozitul de refrigerare este situat în interiorul incintei având pe timp de vară condiții exterioare, și interioare, , iar suprafața constructivă a depozitului de refrigerare are dimensiunile , iar înălțimea depozitului fiind de H = 4 m, prin urmare suprafața pereților fiind de, .

CAP. 3 CALCULUL NECESARULUI DE FRIG PENTRU CARMANGERIE.

3.1. Calculul grosimii izolațiilor.

Din exploatarea frigoriferelor se cunoaște că, prin învelișul exterior al spațiilor frigorifice trece în majoritarea cazurilor mai mult de jumătate din cantitatea totală de căldură ce pătrunde în încăperi. Această cantitate de căldură se paote reduce prin majorarea grosimii stratului termoizolant. Dar, reducerea infiltrațiilor de căldură în acest fel nu se poate face nelimitat, deoarece la o anumită grosime a stratului izolant, adică la o anumită valoare a coeficientului k de transfer al căldurii, costul construcției izolate va fi mai mare decât costul energiei ce reprezintă frigul economisit prin majorarea grosimii izolației.

Pentru această carmangerie se ține seama că depozitul de refrigerare are toți pereții din aceiași structură și anume pereți de tip „sandwich”.

Se calculează k, coeficientul global de transfer termic:

(3.1)

unde:

– – conductivitatea termică a materialului izolant ales ;

– – coeficienții de transfer termic ;

Pentru coeficienții de transfer termic se recomandă următoarele valori:

– = 1…15 pentru pereții interiori și 15…29 pentru pereții exteriori;

Se cunosc:

– ;

– ;

– ;

– Se admite: ;

– Se admite: ;

– Se admite pe baza tabelului 2 – Caracteristicile pereților de tip „sandwich”: .

3.2. Stabilirea necesarului de frig pentru frigorifer.

În vederea stabilirii necesarului de frig trebuie să se cunoască următoarele:

– planul și dimensiunile frigoriferului;

– orientarea clădirii față de punctele cardinale;

– dimensiunile fiecărui spațiu frigorific;

– temperatura de regim a aerului din camere;

– condițiile climatice ale zonei de amplasare.

(3.2)

unde: – – este cantitatea de căldură pătrunsă din exterior datorită diferenței de temperatură, cât și datorită radiației solare:

(3.3)

unde: – – coeficient de transfer termic;

– – suprafața elementului respectiv;

– – diferența de temperatură.

– ;

– ;

–

– – necesarul de frig pentru refrigerarea produselor (frigul tehnologic):

(3.4)

unde: – m – cantitatea de produse prelucrate prin frig;

– – entalpiile specifice ale produsului în starea inițială și finală.

La refrigerarea și congelarea cărnii în carcase sau semicarcase, imediat după sacrificare temperatura inițială este de . La procesele de refrigerare temperatura finală , iar la congelare .

Rezultă entalpiile specifice pentru carnea de porc și carnea de vită la temperaturile și .

Tabelul 3.1 – Valorile entalpiei cărnii pentru diferite temperaturi

Conform tabelului 3.1, de mai sus, entalpia inițială a cărnii de porc este iar entalpia finala este și entalpia inițială a cărnii de vită este iar entalpia finala este .

Pentru porc:

Pentru vită:

– – necesarul de frig pentru ventilarea camerelor. Se recomandă un anumit număr de schimburi ale aerului din spațiul frigorific, care depinde, în principal, de natura produsului și de temperatura din incintă.

(3.5)

unde:

– V – este volumul camerelor ventilate, în ;

– a = 2 … 4 schimburi pe zi pentru depozitele de carne;

– – reprezintă densitatea aerului la temperatura interioară, în .

– – reprezintă entalpiile la exterior respectiv la interior al aerului din depozitul de refrigerare la umiditatea relativă specifică.

– ;

– ;

– Pentru depozitele de refrigerare considerăm umiditatea relativă exterioară și temperatura exterioară rezultând în acest caz, entalpia .

– Pentru depozitele de refrigerare considerăm umiditatea relativă interioară și temperatura interioară rezultând în acest caz entalpia, .

– – frigul consumat pentru acoperirea pierderilor în timpul exploatării, datorat deschiderii ușilor, a corpurilor de iluminat, a motoarelor electrice, a oamenilor.

Se admite:

(3.6)

Se va calcula sarcina frigorifică totală a depozitului de refrigerare:

(3.7)

unde:

– – necesarul de frig total;

– – necesarul de frig;

– – necesarul de frig pentru vitrina frigorifică.

La totalul necesarului de frig, Q, se vor adăuga două vitrine frigorifice verticale care sunt folosite in spațiul comercial având următoarele caracteristici:

– Dimensiuni : – Lungime: ;

– Lățime: ;

– Înălțime: .

– Greutate: ;

– Suprafața de expunere: ;

– Număr de camere de răcire: 1;

– Număr de uși: 2

– Interval de temperatură: ;

– Consum de putere: ;

– Alimentare cu energie: ;

– Mediu refrigerent: R-404a sau R-134a.

a) b)

Figura 3.1. a) Vitrină frigorifică și dimensiunile ei; b) Vitrină frigorifică

CAP. 4 STUDIUL VARIANTELOR DE INSTALAȚII COMPATIBILE CU DATELE DE PROIECTARE.

4.1. Alegerea agenților de lucru.

Agentul frigorific reprezintă mediul de lucru, în cadrul unei instalații frigorifice.

Instalațiile frigorifice și pompele de căldură, sunt mașini termice care au rolul de a prelua căldură cu ajutorul agentului frigorific, care parcurge un proces ciclic de la vaporizator, de unde preia căldura de la corpul supus răcirii, la condensator, unde cedează căldura corpului supus încălzirii (mediului ambiant), la pompele de căldură fiind inversul instalației frigorifice.

Schema energetică de mai jos poate să fie considerată cel mai simplu model de instalație frigorifică, deoarece nu conține nici un element de natură constructivă. Din acest punct de vedere, poate să fie asimilat cu o „cutie neagră".

Figura 4.1 Schema energetică a instalației frigorifice fără elemente constructive

Conform principiului doi al termodinamicii, căldura nu poate să treacă de la sine, de la o temperatură mai scăzută (sursa rece) la una mai înaltă (sursa caldă), fără un consum de energie (mecanică sau de altă natură) din exterior. Energia consumată din exterior, pentru funcționarea instalației, este o putere mecanică sau termică.

Simbolizarea agenților frigorifici se face prin exprimarea prescurtată a derivaților fluor-clor cu formula , în care literele m, n, p și q reprezintă numărul de atomi respectivi din moleculă. Pentru a nu se utiliza denumirile chimice complicate ale acestor substanțe, agenții frigorifici au fost denumiți freoni și sunt simbolizați comercial prin majuscula „R”, (de la denumirea în limba engleză – Refrigerant) și li s-a asociat un număr determinat în funcție de compoziția chimică și în final o literă (a, b, c) care indică izomerii respectivului compus.

În continuare este dat exemplul de simbolizare al diclortetrafluoretanului.

Exemplu: R 1 1 4 – diclortetrafluoretan

numărul de atomi de fluor q

numărul de atomi de hidrogen n + 1

numărul de atomi de carbon m – 1

Dacă , atunci în simbolizare acest termen nu se mai scrie. Derivații metanului vor avea două cifre (de exemplu R12 pentru – diclor-difluor-metan).

La hidrocarburile ciclice, după litera caracteristică R se introduce litera C (de exemplu RC318 pentru octafluorciclobutan).

În unele țări, în locul literei R se folosește F (în SUA) sau X.

Dacă în moleculă în afară de fluor mai există brom în loc de clor, apare litera B și o cifră egală cu numărul atomilor de brom din moleculă (de exemplu R13B1 pentru monobromtrifluormetan). În același mod se simbolizează și hidrocarburile curate (de exemplu ).

Amestecurile de agenți frigorifici se simbolizează cu R urmat de un număr mai mare de 500, în ordinea importanței (de exemplu R502 – amestec azeotrop din R22 și R115 în proporție masică ).

Compușii organici au ca simbol litera R urmată de numărul 700, la care se adaugă masa molară (de exemplu R717 pentru amoniac).

Denumirile comerciale ale agenților frigorifici sunt în funcție de țările producătoare: Frigen și Kaltron în Germania, Freon și Genetron în SUA, Arcton în Anglia.

Printre agenții frigorifici care au fost și sunt folosiți se disting două mari familii:

– Compuși anorganici ( fără carbon );

– Compuși organici ( cu carbon ).

Prima familie este compusă din patru agenți: amoniac (), apă (), dioxid de carbon () și dioxid de sulf (). Acești compuși sunt simplificați prin litera mare R urmată de trei cifre: prima cifră este totdeauna 7, iar celelalte două reprezintă masa molară a compusului, adică R7M (ex. : R717).

Freonii sunt derivați halogenați ai hidrocarburilor saturate (hidrocarburi fluorurate) care se folosesc în producerea frigului artificial (instalații casnice, comerciale sau industriale) și în alte aplicații. Freonii sunt substanțe gazoase, ușor inflamabile, inerte din punct de vedere chimic. Se folosesc ca propulsori de aerosoli, ca substanțe frigorifice și substanțe extinctoare, precum și la fabricarea maselor plastice.

Dintre agenții frigorifici naturali, dar care nu sunt freoni, amintim amoniacul (R-717), sau propanul (R-290), cel din urmă înlocuind excelent monoclor(difluor)metanul (R-22), asigurând o eficiență frigorifică superioară față de R-22. Singura problemă legată de folosirea acestuia, ca agent frigorific, o reprezintă însă inflamabilitatea ridicată în aer.

Agenții frigorifici trebuie să prezinte următoarele proprietăți:

– Proprietăți fizice:

– căldură de vaporizare mare, ceea ce înseamnă cantități mici de agent vehiculat prin instalație;

– volum specific mic al vaporilor, adică sarcina frigorifică volumică mare, ceea ce se materializează prin dimensiuni mici ale compresorului;

– presiune de vaporizare mai mare de 0,1 MPa pentru anu se infiltra aer și umezeală în circuitul frigorific. Zonele de îmbinare neetanșe se detectează ușor prin proba de suprapresiune; detectarea și etanșarea în vid sunt însă foarte dificile;

– presiune de condensare mai mică decât presiunea critică pentru a putea avea loc condensarea;

– raport al presiunii de condensare și vaporizare mic și temperatură de comprimare coborâtă;

– temperatura punctului de îngheț sub temperatura de vaporizare;

– vâscozitate dinamică mică pentru micșorarea pierderilor de presiune prin conducte;

– bune proprietăți de transmitere a căldurii cu consecințe în suprafețe mici ale schimbătoarelor de căldură;

– solubilitate suficientă în apă (eventual totală);

– să nu dizolve ușor uleiul de ungere pentru ca acesta să poată fi separat ușor în separatorul de ulei, sau dimpotrivă, să îl dizolve puternic pentru ca uleiul dizolvat în vapori să ajungă din nou în compresor.

– Proprietăți chimice:

– stabilitate chimică, ceea ce înseamnă că agenții frigorifici nu au voie să se descompună sau să se combine cu alte substanțe în domeniul de presiuni și temperaturi cerut;

– pasivitate față de materialele utilizate în construcția instalației, față de aer, umiditate, uleiuri;

– să nu ardă și să nu existe pericolul de a da compuși explozivi cu aerul.

– Proprietăți fiziologice:

– să poată fi suportat fiziologic la concentrații mici în aer;

– să nu irite aparatul respirator;

– să nu transmită mirosuri neplăcute alimentelor;

– posibilitate de a fi sesizat ușor pentru detectarea neetanșeităților.

– Proprietăți tehnico – economice:

– preț scăzut;

– să fie ușor de găsit în vederea completării de către utilizator;

– eficiență teoretică mare.

Clasificarea agenților frigorifici se face după mai multe criterii:

– În funcție de gradul de periculozitate:

– Grupa 1: agenți frigorifici neinflamabili, care nu au acțiune otrăvitoare sau corosivă (de exemplu hidrocarburile halogenate)

– Grupa 2: agenți frigorifici neinflamabili, cu acțiune otrăvitoare sau corosivă considerabilă și agenți frigorifici a căror limită inferioară este de la (concentrație volumică) sau mai mult

– Grupa 3: agenți frigorifici inflamabili a căror limită inferioară de explozie este sub concentrația volumică de

– În funcție de presiunea de vaporizare corespunzătoare temperaturii de :

– agenți frigorifici de joasă presiune (R11, R113, R114) cu presiunea de vaporizare de 0.2 MPa. Temperatura de fierbere a acestor agenți este mai mare, de aceea se folosesc în instalații de turbocompresoare în domeniul climatizării și răcirii în industria chimică și la pompe de căldură de temperaturi înalte;

– agenți frigorifici de presiune mijlocie (NH3, R12, R22, R502) cu presiunea de vaporizare de 0.2 … 0.7 MPa. Acești agenți sunt cei mai folosiți pentru obținerea temperaturilor de răcire și congelare;

– agenți frigorifici de înaltă presiune (R13, R13B1, R170) cu presiunea de vaporizare de 0.7 MPa. Ei se folosesc la temperaturi joase, până la aproximativ .

Alegerea agenților frigorifici

Alegerea agenților frigorifici se face funcție de tipul compresorului, temperaturile de vaporizare și condensare, domeniul de utilizare a frigului produs.

Pentru a diferenția agenții frigorifici după acțiunea asupra stratului de ozon, s-a introdus potențialul de distrugere a stratului de ozon ODP (Ozone Depletion Potential).

Impactul agenților frigorifici asupra mediului se manifestă și prin efectul de seră. Efectul de seră direct al unui agent frigorific se apreciază prin potențialul global de încălzire GWP (Global Warming Potential).

Impactul agenților frigorifici din familia hidrocarburilor halogenate asupra mediului, ce conduce la GWP și ODP, împarte acești agenți, în ordinea periculozității lor, în patru grupe: CFC (cloro-fluoro-carboni), HCFC (hidro-cloro-fluoro-carboni), HFC (hidro-fluoro-carboni) și FC (fluoro-carboni).

Efectul de seră indirect al unui agent frigorific se exprimă prin impactul de încălzire echivalent total TEWI (Total Equivalent Warming Impact), definit de relația:

în care:

– m – masa de agent frigorific emis în atmosfera;

– a – cantitatea de generată pentru producerea energiei electrice;

– E – energia consumată de mașina frigorifică pe durata de viață.

În majoritatea domeniilor de utilizare a frigului prin compresie mecanică de vapori, agentul frigorific R22 este folosit în sistemele existente, fiind cel mai adecvat pentru înlocuirea unor agenți frigorifici poluanți (R12, R502). Totuși, HCFC-urile, inclusiv R22, sunt controlate prin Protocolul de la Montreal. Ca urmare, se poate considera că R22 constituie un substituent pentru o perioadă medie de timp (până în anul 2020).

Impactul freonilor asupra mediului

Distrugerea stratului de ozon a determinat o acțiune hotărâtă la nivel internațional care va conduce pe termen mediu și la oprirea folosirii compușilor cu ODP > 0 (Ozon Distroy Potential).

O alegere favorabilă în ceea ce privește mediul sunt substanțele naturale folosite ca agenți frigorifici: hidrocarburile, amoniacul, apa, dioxidul de carbon și aerul. Considerentele economice le impun ca soluții viabile pentru problema protejării stratului de ozon sunt umbrite totuși de necesitatea folosirii unor tehnologii noi care să le amelioreze deficiențele lor fizico-chimice: inflamabilitatea mare a hidrocarburilor, toxicitatea amoniacului, presiunea de lucru ridicată a dioxidului de carbon asociată cu temperatura critică joasă, presiunea critică a apei și slaba eficiență frigorifică a aerului.

Un freon ecologic trebuie să fie caracterizat prin:

– bune proprietăți tehnologice (eficacitate termodinamică, compatibilitate cu uleiurile și cu materialele cu care vine în contact);

– toxicitate, inflamabilitate și preț de cost mici;

– acțiune redusă asupra ozonului stratosferic;

– efect de seră redus.

Distrugerea stratului de ozon stratosferic

Ozonul din troposferă (zona 12 – 18 km) este un gaz dăunător vieții (oxidant și toxic). Concentrația de ozon crește în troposferă datorită perturbării ciclului natural în care se află, produs de creșterea concentrației de și de RH, produși în principal de automobile.

Din contră, ozonul din stratosferă (zona 18 – 40 km) reprezintă un filtru protector pentru radiațiile UV de mare energie. Acesta reprezintă din ozonul atmosferic, însă are o concentrație mică, de câțiva p.p.m., ceea ce ar echivala în zona troposferică (p ~ 1bar) cu un strat de 3 – 5 mm.

Creșterea intensității radiației UV, dăunătoare, prin distrugerea stratului de ozon, a fost semnalată prin efectele constante:

– creșterea frecvenței bolilor de piele;

– reducerea activității de fotosinteză la plante;

– dezvoltarea anormală a unor organisme marine;

– degradarea culorii vopselelor, crăparea materialelor plastice, etc.

Pentru această carmangerie se aleg următorii agenți frigorifici: R134a; R404A; R507; R22.

Agentul frigorific R134a:

Generalități:

– Nume: tetrafluoroetan;

– Formulă: ;

– Utilizare: în producerea frigului casnic și comercial, transport auto, aer condiționat;

– Masa molară:

Proprietăți termofizice:

– Punct de fierbere: ;

– Temperatură critică: ;

– Presiune critică: 4.06 MPa.

Potențialul de distrugere a ozonului:

ODP (R11 = 1) 0

Potențialul de încălzire a atmosferei:

GWP ( = 1) 1430

R134a este un agent frigorific folosit pentru înlocuirea agentului R12.

Performanțele similare cu R12 îl recomandă pentru aplicațiile comerciale fixe de temperatură înaltă și medie, dar și în sistemele de răcire sau aplicații casnice. În plus, acesta poate fi folosit pentru înlocuirea agentului R12 nu doar în aplicații noi ci și în cele deja existente. Agentul frigorific R134a este utilizat în general în instalațiile de aer condiționat pentru automobile și pompe de caldură aer – apă, dar datorită condițiilor impuse de Regulamentul 842/2006 (F-gas) al UE, acesta va trebui înlocuit cu un agent frigorific care are un potențial de încălzire globală (GWP) mult mai mic.

Consumatorii mondiali de freon s-au aflat într-o mare dilemă în anul 1966 când, datorită acțiunii nocive a freonilor asupra stratului de ozon, producția mondială a celor mai utilizați agenți a fost abandonată în țările dezvoltate economic. Răspunsul imediat la marea problemă a fost înlocuirea agenților de tip florcarbon (CFC) cu HFC – 134a un agent frigorific nepoluant.

Pericolul potențial asupra mediului exterior pe care îl prezintă HFC – 134a reprezintă doar începutul incompatibilității ca înlocuitor pentru freonii anterior utilizați. Experimențele au arătat că are eficiență termică redusă, necesită un consum de energie ridicat și este coroziv pentru elementele structurale ale instalațiilor. În 1998 studiile conduse de Wright Patterson (OHAIO) au condus la concluzia că HFC – 134a poate avea efecte toxice nocive, ireversibile pentru oamenii care îl inhalează în concentrații mai mari de 4 părți la un million.

Agentul frigorific R22

Generalități:

– Nume: monoclor-difluor-metan;

– Formulă:

– Utilizare: în instalații de refrigerare industriale și comerciale, aer condiționat;

– Masa molară:

Proprietăți termofizice:

– Punct de fierbere: ;

– Temperatură critică: ;

– Presiune critică: 4.99 MPa.

Potențialul de distrugere a ozonului:

ODP (R11 = 1) 0.055

Potențialul de încălzire a atmosferei:

GWP ( = 1) 1810

R22 este incolor și folosit în mod obișnuit ca agent frigorific sau carburant. În unele țări, aceste aplicații având ca agent frigorific R22 sunt eliminate datorită ODP-ului și al GWP-ului ridicat deși în unele țări încă crește utilizarea lui datorită cererilor mari. Producția mondială de R22, în 2008, a fost de aproximativ 800 Gg pe an, de la aproximativ 450 Gg pe an în 1998, cu cea mai mare producție în țările în curs de dezvoltare. Utilizarea agentului frigorific, R22, este în creștere în țările în curs de dezvoltare, în mare parte pentru aplicațiile de climatizare. Vânzările de aer condiționat sunt în creștere cu 20 % anual, în India și China.

R22 este adesea folosit ca o alternativă pentru CFC-11 și CFC-12, aceștia având un ODP foarte ridicat. Datorită potențialului său relativ scăzut de distrugere a ozonului de 0.055, printre cele mai mici haloalcani conținând clor. Cu toate acestea, chiar și acest potențial de distrugere a ozonului inferior nu mai este considerat acceptabil.

Agentul frigorific R404A:

Generalități:

– Nume: R404A;

– Formulă: – []

– Utilizare: în instalații de refrigerare industriale și comerciale;

– Masa molară:

Proprietăți termofizice:

– Punct de fierbere: ;

– Temperatură critică: ;

– Presiune critică: 3.72 MPa.

Potențialul de distrugere a ozonului:

ODP (R11 = 1) 0

Potențialul de încălzire a atmosferei:

GWP ( = 1) 3922

R404A este un agent frigorific, ce reprezintă în continuare standardul industrial în domeniul refrigerării pentru aplicații comerciale noi. Capacitatea și eficiența acestui refrigerant îl recomandă pentru înlocuirea agenților frigorifici R502 și R22 în aplicații comerciale și este aprobat de cei mai importanți producători de echipamente.

Agentul frigorific R507

Generalități:

– Nume: R507;

– Formulă: – []

– Utilizare: în instalațiile de refrigerare comercială;

– Masa molară:

Proprietăți termofizice:

– Punct de fierbere: ;

– Temperatură critică: ;

– Presiune critică: 3.70 MPa.

Potențialul de distrugere a ozonului:

ODP (R11 = 1) 0

Potențialul de încălzire a atmosferei:

GWP ( = 1) 3985

R507 este un agent frigorific alternativ pentru R22 si R502 în sistemele de refrigerare comerciale. Performanțele acestuia sunt foarte asemănătoare cu R502 pentru întreaga plajă de valori operaționale.

4.2. Stabilirea variantelor de instalații frigorifice posibile ca procese teoretice.

Stabilirea variantelor de instalații posibile ca procese teoretice este condiționată de valorile parametrilor principali ai procesului frigorific ce trebuie realizat. Pornind de la condițiile exterioare de lucru se stabilesc parametrii interni și anume temperaturile, respectiv presiunile agentului frigorific utilizat.

Temperatura aerului exterior determină temperatura de condensare și de subrăcire a agentului. Pentru localitatea Galați, unde este amplasat frigoriferul, se admite temperatura aerului de răcire .

Temperatura de condensare a vaporilor este cu mai mare decât temperatura aerului de răcire (la intrare).

La industrializarea cărnii se utilizează răcirea directă.

În aceste condiții se vor considera următoarele valori pentru depozitul de refrigerare, cu temperatura în aer , se admite temperatura de vaporizare . Puterea frigorifică corespunzătoare depozitului de refrigerare este . Iar temperatura de condensare este determinată de temperatura aerului de răcire, calculându-se astfel:

– se admite o încălzire a aerului în condensator și se calculează temperatura medie a aerului:

(4.1)

– se presupune că diferența medie de temperatură din condensator este și se calculează temperatura de condensare :

(4.2)

Pentru agenții frigorifici se va calcula raportul de comprimare ținând cont de presiunile și :

(4.3)

– Daca H < 7, atunci instalația este într-o treaptă;

– Daca H > 7, atunci instalația este în două trepte.

Pentru agenții frigorifici aleși, la temperaturile calculate, corespund urmatoarele presiuni:

– pentru R134a: – pentru corespunde presiunea de vaporizare

;

– pentru corespunde presiunea de condensare

;

– raportul de comprimare ;

– pentru R22: – pentru corespunde presiunea de vaporizare

;

– pentru corespunde presiunea de condensare

;

– raportul de comprimare ;

– pentru R404A: – pentru corespunde presiunea de vaporizare

;

– pentru corespunde presiunea de condensare

;

– raportul de comprimare ;

– pentru R507: – pentru corespunde presiunea de vaporizare

;

– pentru corespunde presiunea de condensare

;

– raportul de comprimare ;

Se observă că raportul de comprimare pentru agenții frigorifici este H < 7, ceea ce înseamnă că se folosește o instalație frigorifică cu compresie mecanică de vapori într-o treaptă pentru toți cei patru agenți frigorifici aleși.

Figura 4.2. Schema (a), diagrama T-s pentru regenerator (b) și

ciclurile instalației frigorifice teoretice cu comprimare mecanică de vapori cu subrăcire regenerativă în diagramele T-s (c) și lg p-h (d)

C – compresor; K – condensator; SR – subrăcitor regenerativ;

VL – ventil de laminare; V – vaporizator.

Figura 4.3. Schemă și ciclul de funcționare al IFV într-o treaptă

În cazul freonilor se recomandă ca instalațiile să funcționeze în condițiile unor grade de supraîncălzire a vaporilor cât mai mari. Practic se asigură o astfel de supraîncălzire a vaporilor pe seama subrăcirii lichidului obținut în procesul de condensare în cadrul unui transfer regenerativ de căldură.

Subrăcitorul SR este un aparat de schimb de căldură prin suprafață și participă în calculul termic al instalației doar cu o singură ecuație de bilanț energetic, dar introduce două mărimi necunoscute și anume, entalpiile specifice în stările de ieșire 1’ și 3’.

Trebuie să se impună una din cele două stări necunoscute.

Se admite temperatura vaporilor supraîncălziți:

Din ecuația de bilanț termic pe subrăcitorul SR se calculează entalpia specifică a lichidului subrăcit :

(4.4)

Schimburile energetice specifice (corespunzătoare la 1 kg agent):

(4.5)

(4.6)

(4.7)

(4.8)

Debitul masic și debitul volumic de agent aspirat de compresoare:

(4.9)

(4.10)

Puterea necesară comprimării adiabatice și sarcinile termice ale aparatelor schimbătoare de căldură:

(4.11)

(4.12)

(4.13)

Verificăm ecuația de bilanț energetic pe întreaga instalație:

(4.14)

Debitul masic și debitul volumic de aer de răcire a condensatorului:

(4.15)

unde: – c = 1.007

(4.16)

unde: – , pentru apă.

Eficiența frigorifică și randamentul exergetic :

(4.17)

(4.18)

unde:

(4.19)

unde:

– =

– = temperatura mediului răcit (aerul dintr-un spațiu frigorific) în K =>

Se vor face calculele pentru toți cei patru agenți frigorifici: R134a, R22, R404A, R507.

Pentru R134a:

Centralizarea datelor:

Tabelul 4.1 – Mărimile și stările pentru agentul R134a

=> rezultă

Pentru R22:

Centralizarea datelor:

Tabelul 4.2 – Mărimile și stările pentru agentul R22

=> rezultă

Pentru R404A:

Centralizarea datelor:

Tabelul 4.3 – Mărimile și stările pentru agentul R404A

=> rezultă

Pentru R507:

Centralizarea datelor:

Tabelul 4.4 – Mărimile și stările pentru agentul R507

=> rezultă

Tabelul 4.5 – Mărimile pentru agenții R134a, R22, R404A și R507

După calculul agenților aleși pentru instalația frigorifică într-o treaptă se va continua cu agentul R134a deoarece valorile GWP-ul și ODP-ul sunt printre cele mai mici, iar celelalte mărimi sunt printre cele mai bune dintre agenții comparați, având puterea compresorului mică, debitul masic și debitul volumic mic iar randamentul și eficiența sunt printre cele mai mari mari.

4.3. Studiul în condiții reale a variantei optime a instalației.

Analiza care se impune în acest caz constă în considerarea unei entropii mai mari la sfârșitul comprimării ce are loc în compresor.

În cazul procesului teoretic s-a considerat comprimarea adiabatică reversibilă, iar în cazul procesului real comprimarea vaporilor decurge după o adiabată ireversibilă.

De asemenea, se consideră o supraîncălzire a vaporilor pe conducta de aspirație.

Ceea ce se modifică față de instalația calculată anterior sunt entalpiile punctelor de aspirație și de refulare ale compresorului.

Starea 1’ devine 1r, iar 2 devine 2r. Celelalte stări nu se modifică.

a) b)

c)

Figura 4.4. Schemă (a) și ciclurile reale ale instalației frigorifice cu comprimare mecanică de vapori în diagramele T-s (b) și lg-p (c):

C – compresor; K – condensator; SR – subrăcitor regenerativ;

VL – ventil de laminare; V – vaporizator.

Figura 4.5. Toate pierderile de presiune reprezentate pe diagrama lg p-i

Parametrii pentru punctele caracteristice ciclului real se prezintă în tabelul 8.

Tabelul 4.6 – Parametrii în stările caracteristice pentru agentul R134a

Schimburile energetice specifice:

(4.20)

(4.21)

Admitem un randament intern al compresorului:

(4.22)

(4.23)

(4.24)

(4.25)

(4.26)

Folosind ecuațiile de bilanț termic pe vaporizatorul V se determină debitul masic :

(4.27)

Puterile termice ale aparatelor și puterilor consumate în cazul comprimărilor adiabatice ireversibile:

(4.28)

(4.29)

(4.30)

Între stările 1 și 1r vaporii se încălsesc, fluxul primit din exterior are următoarea valoare:

(4.31)

Verificăm ecuația de bilanț energetic pe întreaga instalație:

(4.32)

Debitul volumic aspirat de compresor:

(4.33)

Debitele de aer de răcire considerând următoarele valori pentru încălzirea aerului în aparatele: K, Sr:

; ;

(4.34)

(4.35)

(4.36)

(4.37)

unde:

unde: ; ;

CAP. 5 CALCULUL ȘI ALEGEREA APARATELOR COMPONENTE ALE INSTALAȚIILOR FRIGORIFICE.

Analizând rezultatele calculelor efectuate în capitolul 4 se poate aprecia că instalația frigorifică cu comprimare mecanică de vapori într-o treaptă are cele mai bune condițiilor de funcționare, având performanțe bune, rapoarte de comprimare foarte bune pentru compresoarele cu piston fiind și compactă.

Instalația frigorigică într-o treaptă, cu subrăcitor de tip regenerativ cu o laminare pentru realizarea puterii frigorifice:

la

5.1. Alegerea aparatelor principale, a aparatelor auxiliare și a mașinilor pentru instalația frigorifică într-o treaptă.

5.1.1. Alegerea compresorului.

Compresorul va fi ales pe baza debitului volumic aspirat. Pentru aceasta trebuie să se calculeze sau să se determine din diagrame coeficientul de debit .

În prima etapă se determină ponderea pierderilor, rapoartele de comprimare și valoarea spațiului mort:

– ;

– ;

1) Puterea frigorifică specifică:

(5.1)

2) Debitul masic de agent:

(5.2)

3) Debitul volumic real aspirat de compresor:

(5.3)

4) Pierderi de presiune prin laminare în supapele compresorului:

(5.4)

– pierderi de presiune în supapele de aspirație

(5.5)

– pierderi de presiune în supapele de refulare

5) Raportul de comprimare teoretic:

(5.6)

6) Presiunea de aspirație:

(5.7)

7) Presiunea de refulare:

(5.8)

8) Raportul real de comprimare:

(5.9)

O altă etapă în alegerea compresorului presupune determinarea randamentului volumetric prin calculul următorilor coeficienți de debit:

1) Valoarea relativă a spațiului mort:

2) Coeficientul de debit datorat existenței spațiului mort:

(5.10)

unde: – – exponentul politropic al destinderii,

3) Coeficientul de debit datorat pierderilor de presiune prin laminare în supapele de aspirație:

(5.11)

4) Coeficientul de debit datorat încălzirii la aspirație:

5) Coeficientul de debit datorat pierderilor prin neetanșietăți:

6) Coeficientul total de debit:

(5.12)

7) Debitul teoretic total:

(5.13)

O ultimă etapă în alegerea compresorului frigorific o reprezintă calculul următorilor coeficienți energetici de lucru:

1) Lucru mecanic specific izentropic:

(5.14)

2) Puterea teoretică (adiabată) consumată de compresor:

(5.15)

3) Eficiența frigorifică adiabată:

(5.16)

Valorile rezultate în urma efectuării calcului termic al compresorului sunt prezentate în tabelul următor:

Tabelul 5.1 – Valorile calcului termic al compresorului

După ce s-au realizat calculele pentru alegerea compresorului vom alege un compresor calculat cu software-ul Copeland Selection oferit de cei de la Emerson Climate Tehnologies. Prin urmare se alege tipul de compresor ermetic scroll pentru agentul frigorific R134a având ca date de intrare: temperatura de vaporizare (); temperatura de condensare (); temperatura de subrăcire (); temperatura de aspirație a vaporilor supraîncălziți (); și capacitatea necesară de frig ().

Având aceste date, software-ul ne recomandă mai multe tipuri de compresoare scroll dintre care îl alegem pe cel mai bun și anume Compresor Scroll ZS38K4E-TFD, având fișa tehnica în figura de mai jos.

Figura 5.1. Fișa tehnică a compresorului scroll ZS38K4E-TFD

Compresorul este inima oricărui circuit frigorific cu compresie. El trece agentul frigorific în stare de vapori de la un nivel de presiune joasă (ramura de aspirație de joasă presiune) la un nivel de presiune înaltă (partea de refulare de înaltă presiune).

În categoria compresoare volumice rotative sunt incluse: compresoare cu palete; compresoare cu piston rotativ; compresoare cu spirale (Scroll). Toate aceste mașini sunt caracterizate de simplitatea aparentă a construcției, datorată numărului redus de piese în mișcare, dar care necesită tehnologii de fabricație scumpe.

Compresoarele scroll sunt larg răspândite în instalațiile de aer condiționat. Compresoarele scroll câștigă de asemenea din ce în ce mai mult „teren” pe piață în sectorul pompelor de căldură. Însă compresoarele scroll sunt foarte adecvate și pentru aplicații de refrigerare. Se mai utilizează în frigotehnie și în autoturisme. Se utilizează pentru puteri frigorifice între (3÷50) kW. Ele se caracterizează prin coeficienți de performanță ridicați și nivel scăzut de zgomot.

Comprimarea – Acest compresor este prezentat în figura 5.2 și piesele principale sunt practic din două spirale una în alta.

Figura 5.2. Compresor Scroll

Comparativ cu compresoarele cu piston, compresoarele scroll refulează cantități de agent frigorific mai mici și mai frecvent. Aceasta conduce la impulsuri reduse. Instalațiile cu compresoare scroll sunt supuse unui risc mult mai redus de a suferi probleme legate de zgomot sau defectarea presostatelor, cauzate de pulsații.

Spirala superioară unde se găsește orificiul de refulare este fixă, în timp ce spirala inferioară este antrenată într-o mișcare orbitală. Aspirația se realizează prin zona periferică, iar refularea prin orificiul situat în centrul spiralei fixe.

Spirala fixă este prezentată în figura 5.3, iar spirala mobilă este prezentată în figura 5.4.

Fig. 5.3. Spirală fixă (stator) Fig. 5.4. Spirală mobilă (rotor)

Modul de funcționare al acestor tipuri de compresoare este ilustrat în figura 2.4.

Figura 5.5. Principiul de funcționare al compresorului Scroll

Aceste compresoare sunt caracterizate de mișcări orbitale a două spirale, care comprimă vaporii prin reducerea volumului cuprins între acestea.

Compresorul are o pereche de spirale asamblate la defazaj. Fiecare spirală are un braț liber și celălalt legat la o placă de bază. Cele două spirale sunt realizate, astfel, încât să realizeze buzunare de vapori între placa de bază și diverse linii de contact între pereții brățărilor. O spirală este fixată și cealaltă are o mișcare orbitală, în contact cu prima. Marginile spiralelor rămân în contact, dar punctul de contact se deplasează spre interior.

– aspirația – în timpul deplasării spiralei inferioare se formează două zone prin care sunt aspirați vaporii de agent frigorific până în momentul în care cele două zone se închid;

– comprimarea – mișcarea spiralei antrenează vaporii spre zona centrală, iar volumul ocupat de vapori se reduce treptat ceea ce produce comprimarea acestora;

– refularea – vaporii comprimați sunt evacuați prin orificiul din zona centrală.

Se observă că în timpul funcționării, cele trei faze (aspirația, comprimarea și refularea) se desfășoară simultan, simetric și continuu, ceea ce reprezintă o caracteristică importantă a acestui tip de compresor, care va fi supus unei variații a cuplului mai redusă decât în cazul compresorului cu piston.

Compresorul nu necesită supape, fiind suficientă o simplă clapetă unisens, care să împiedice reîntoarcerea vaporilor refulați. Raportul de comprimare este fix, iar coeficientul de debit este foarte bun, pentru că nu există spațiu mort.

Compresorul nu prezintă decât trei piese în mișcare, dar pune probleme deosebite din următoarele puncte de vedere: etanșeitate axială, etanșeitate radială și evitarea rotației inverse a spiralei mobile.

Fig. 5.6. Răcitor de apă cu compresor Scroll

5.1.2. Alegerea condensatorului.

În urma calculelor din capitolul 4 a rezultat o sarcină termică a condensatorului:

Vom alege un condensator răcit cu aer pentru care se recomandă următoarele valori pentru coeficientul global de căldură:

.

Se neglijează răcirea vaporilor supraîncălziți refulați de compresor și admitem pentru R134a: .

Aerul de răcire intră în aparat cu și considerăm că se încălzește cu . Rezultă, .

(5.17)

(5.18)

Diferența medie logaritmică de temperatură va fi:

(5.19)

Considerăm o valoare pentru și determinăm suprafața de schimb de căldură necesară pentru condensator:

(5.20)

După calculul suprafeței de schimb de căldură alegem condensatorul folosind programul de calcul GPC.EU Customer oferit de firma Güntner. Astfel am ales, următorul condensator pentru agentul frigorific R134a: GVV 045.1A/1-SW.E.

Figura 5.7. Fișa tehnică a condensatorului GVV 045.1A/1-SW.E

Condensatorul din componența unei instalații frigorifice este un schimbător de căldură în interiorul căruia vaporii de agent supraîncălzit se răcesc până la saturație și, apoi, se condensează prin cedarea căldurii unui agent de răcire (aer, apă sau mixt).

Condensarea este procesul termodinamic prin care agentul frigorific își schimbă

starea de agregare din vapori în lichid, cedând căldură sursei calde, reprezentate de aerul sau apa de răcire a condensatorului. Condensarea realizează efectul util în pompele de căldură. Uneori răcirea condensatorului este realizată mixt, de aer și apă împreună. Procesul de condensare va fi analizat în continuare, separat pentru cazul răcirii cu aer și separat pentru cazul răcirii cu apă, deși din punct de vedere calitativ, pentru comportarea agentului frigorific nu există diferențe fundamentale.

De regulă, în cazul răcirii cu aer condensarea se realizează în interiorul țevilor, în

aparate construite din serpentine, iar în cazul răcirii cu apă condensarea se realizează în spațiul dintre un fascicul de țevi și manta, în aparate de construcție multitubulară, cel mai adesea orizontale.

O altă diferență, între cele două tipuri de procese de condensare, este reprezentată de regimul termic al agenților de lucru (agentul frigorific și agentul de răcire), între cele două tipuri de aparate, existând unele diferențe.

Condensator răcite cu aer

Procesul de condensare este reprezentat în figura 5.2, unde se observă că în interiorul țevilor are loc întâi răcirea vaporilor până la saturație, urmată apoi de transformarea vaporilor în lichid, cantitatea de lichid crescând treptat spre ieșirea agentului frigorific din aparat.

Ultima porțiune a serpentinei este integral umplută de lichid.

Figura 5.8. Procesul de condensare

Schema de principiu a unui condensator răcit cu aer, este prezentată în figurile 5.8 și 5.9.

Agentul frigorific intră în aparat sub formă de vapori supraîncălziți (refulați de compresor) (v.si.), și iese din acesta sub formă de lichid subrăcit (l.s.). Aerul la intrarea în condensator (a.i.) este rece, iar la ieșirea din acesta (a.e.) devine cald, deoarece în aparat preia căldura cedată de agentul frigorific. Presiunea agentului frigorific în condensator, este considerată constantă și are valoarea presiunii de condensare . Această ipoteză este corectă în condițiile în care se neglijează pierderile de presiune din condensator, datorate curgerii agentului frigorific, în condiții reale.

Figura 5.9. Schema condensatorului răcit cu aer

Evoluția procesului de condensare, în interiorul țevii din care este construită serpentina condensatorului, este prezentată în figura 5.10.

Figura 5.10. Evoluția procesului de condensare în țevi

1 – vapori supraîncălziți; 2 – primele picături de lichid;

2’,2” – amestec de lichid și vapori saturați; 3 – ultimele bule de vapori; 4 – lichid subrăcit

La intrarea în condensator (1), vaporii sunt supraîncălziți. Această stare, poate fi

considerată cea de refulare a vaporilor din compresor. În contact termic cu aerul rece,

temperatura vaporilor se reduce, așa cum se poate observa pe diagrama din figura 5.11, care prezintă variația temperaturii celor doi agenți de lucru, în lungul suprafeței de transfer termic. Procesul de răcire a vaporilor supraîncălziți, până la atingerea stării de saturație 1 – 2, este numit desupraîncălzire și pentru realizarea acestuia este necesară o suprafață de schimb de căldură care reprezintă aproximativ din suprafața totală a condensatorului.

Condensarea propriu-zisă începe în momentul în care vaporii ajung la temperatura de condensare , iar în țeavă apare prima picătură de lichid saturat (2). Din acest moment, cantitatea de lichid din interiorul țevii crește continuu (2’, 2”), până când la sfârșitul condensării, ultima bulă de vapori își schimbă și aceasta starea de agregare (3).

Pe toată durata procesului de condensare 2 – 3, temperatura rămâne constantă, iar vaporii de agent frigorific sunt saturați și se găsesc în echilibru cu lichidul, care de asemenea este saturat.

Pentru condensarea propriu-zisă, este utilizată aproximativ din suprafața totală a condensatorului.

În ultima parte a condensatorului, lichidul obținut continuă să rămână în contact termic cu aerul rece și astfel condensul va continua să cedeze căldură, ajungând ca la ieșirea din aparat să fie ușor subrăcit. Pentru realizarea subrăcirii, procesul 3 – 4, este utilizată aproximativ din suprafața totală a condensatorului.

Figura 5.11. Regimul termic al condensatorului răcit cu aer

La intrarea în condensator, vaporii supraîncălziți (1) au temperatura de refulare , iar la ieșire, condensul are o temperatură ceva mai redusă decât temperatura de condensare, denumită temperatură de subrăcire .

5.1.3. Alegerea vaporizatorului.

Vom utiliza un vaporizator cu R134a pentru care se recomandă următoarele valori pentru coeficientul global de căldură:

.

Sarcina frigorifică:

Temperatura medie a agentului se consideră pentru R134a: .

Diferența medie logaritmică de temperatură va fi:

Considerăm o valoare pentru și determinăm suprafața de schimb de căldură necesară pentru vaporizator:

După calculul suprafeței de schimb de căldură alegem vaporizatorul folosind programul de calcul GPC.EU Customer oferit de firma Güntner. Astfel am ales, vaporizator cu următoarele specificații din imaginea de mai jos pentru agentul frigorific R134a: GDF 030.1B/14-AL 150.E.

Figura 5.12. Fișa tehnică a vaporizatorului GDF 030.1B/14-AL 150.E

Vaporizatorul din componența unei instalații frigorifice este un schimbător de căldură în care agentul frigorific se vaporizează datorită căldurii preluate de la mediul răcit.

Vaporizatoarele pentru răcirea lichidelor (bere, lapte, sucuri de fructe, agenți intermediari de răcire) realizează răcirea acestora prin imersia suprafeței de schimb de căldură în lichid sau prin circulația lichidului supus răcirii în interiorul aparatului.

Cele mai vechi tipuri de vaporizatoare din această categorie sunt cele imersate, construite sub formă de serpentine sau grătar. Aceste vaporizatoare, de tip deschis, se imersează în bazine în care lichidul (de obicei agentul intermediar de răcire) circulă datorită acțiunii unor agitatoare.

Vaporizatoarele pentru răcirea aerului sunt cunoscute, în general, în instalațiile frigorifice, sub denumirea de răcitoare de aer.

Prin răcitoare de aer (RA) se înțeleg aparatele schimbătoare de căldură destinate răcirii și uneori uscării aerului, în circulație forțată.

Aceste aparate pot fi construite și pentru răcirea diferitelor gaze tehnologice, la presiuni normale, care conțin sau nu vapori ai diferitelor substanțe.

1. În funcție de scopul răcirii aerului și a condițiilor de temperatură, se pot delimita câteva domenii de utilizare a RA:

1.1. condiționarea de confort a aerului sau condiționarea tehnologică în industrie (de exemplu în secțiile de mecanică fină, metalurgie, aparate de măsură, producția de semiconductori etc);

1.2. condiționarea tehnologică a aerului în industria alimentară;

1.3. răcirea aerului în camerele de depozitare a produselor răcite (refrigerate) sau tuneluri de congelare;

1.4. răcirea aerului în camerele de depozitare a produselor congelate;

1.5. răcirea aerului în instalații de temperaturi joase (camere de încercări climatice pentru autovehicule, aparate electrice, etc.).

2. După modul de răcire a aerului RA se împart în:

2.1. RA prin suprafață (uscate);

2.2. RA prin contact (umede);

2.3. RA combinate.

Figura 5.13. Clasificarea răcitoarelor de aer

Cele mai utilizate sunt RA prin suprafață. În aceste aparate aerul cedează căldură agentului frigorific sau agentului intermediar, care curge prin interiorul țevilor. Aparatul, în ale cărui țevi fierbe agentul frigorific, se numește RA cu acțiune directă (aparat cu răcire directă) și are rolul vaporizatorului în schema instalației frigorifice. Aparatele în ale căror țevi curge apă rece sau saramură (agentul intermediar) se numesc cu acțiune indirectă. RA prin suprafață se pot executa din țevi netede sau nervurate. Nervurarea permite în mod simțitor micșorarea rezistenței termice la trecerea căldurii prin convecție de la aer pe suprafața exterioară a țevilor și construcția unui aparat mult mai compact. Într-o serie de cazuri apare justificată utilizarea țevilor nervurate și în interior.

În RA prin contact aerul este în contact direct cu agentul intermediar de răcire, cel mai adesea apa. Din punct de vedere constructiv ele se execută cu pulverizare sau cu umplutură stropită; se pot construi RA prin contact ce funcționează în regim cu formare de spumă.

În RA de tip combinat agentul frigorific fierbe în interiorul țevilor. Pe suprafața exterioară a țevilor curge pelicular saramura sau altă soluție, care are temperatura scăzută de solidificare. În RA ale instalațiilor de condiționare este posibilă stropirea țevilor cu apă. Stropirea mărește suprafața de schimb care primește căldură de la aer. În afară de aceasta, în RA de temperatură scăzută, agentul intermediar împiedică formarea stratului de zăpadă pe țevi. În unele cazuri umezirea țevilor se poate realiza cu ajutorul spumei, care se formează prin insuflarea aerului în cuva RA.

Răcitoare de aer (RA) prin suprafață

Constructiv, există RA cu suprafețe netede sau nervurate.

Umiditatea se depune pe pereți sub formă de rouă dacă temperatura peretelui este mai mică decât temperatura punctului de rouă dar pozitivă; dacă , umiditatea (apa) se depune sub formă de brumă (zăpadă) sau gheață. Din această cauză suprafața umedă, suflată de aer, este supusă unui proces intens de coroziune, ceea ce impune protecție anticorozivă.

RA cu țevi netede se folosesc în prezent foarte rar. Utilizarea lor este justificată atunci când odată cu răcirea aerului este concomitent necesară și uscarea lui pronunțată.

RA nervurate se execută de obicei din țevi rotunde de OL, Cu sau Al.

După dispunerea țevilor în fascicul se pot deosebi schimbătoare de căldură cu așezarea țevilor în coridor (în paralel) sau decalat (în șah).

Suprafețe de schimb de căldură ale RA nervurate:

Clasificare:

1. După tipul nervurii utilizate în RA, suprafețele nervurate pot fi:

– lamelare;

– nervurate prin înfășurarea unei benzi metalice (spiralare);

– prin roluire;

– nervuri individuale presate (de formă circulară, dreptunghiulară, pătrată).

2. Din punct de vedere al contactului dintre țeavă și nervură se deosebesc:

– nervuri monolit, când acestea se obțin prin turnare sau roluire ulterioară (rezistență termică de contact nulă);

– nervuri aplicate, când acestea se confecționează separat, adesea chiar din alt metal, și se presează strâns pe țeavă (poate apare rezistență termică de contact).

Figura 5.14. Schema generală a unui

răcitor de aer cu vaporizare directă și nervuri lamelare

O utilizare tot mai mare o au RA suspendate (Figura 5.15). Aparatele de acest tip nu ocupă din volumul util de marfă din cameră, schema de distribuție a aerului este mai simplă, iar în frigoriferele monoetajate și schema de distribuție a conductelor.

Figura 5.15. Răcitor de aer suspendat

5.1.4. Alegerea schimbătorului de căldură regenerativ.

Pentru alegerea schimbătorului de căldură am folosit programul de calcul Coolselector2 oferit de firma DANFOSS. Astfel am ales, pentru exemplificare, următorul schimbător de căldură regenerativ pentru agentul de lucru R134a: HE 0.5.

Figura 5.16. Performanțe, date mecanice și fizice ale schimbătorului de căldură regenerativ

Un schimbător de căldură este un echipament de transfer termic, care transmite căldura de la un mediu la altul. Transmiterea căldurii între cele două medii se poate face printr-un perete solid, care le separă, sau se poate face prin amestecarea mediilor. Dacă mediile sunt în contact cu peretele despărțitor pe fețe diferite, căldura trecând prin perete, schimbătorul este de tip recuperativ, iar dacă mediile sunt în contact succesiv cu aceeași față a peretelui, căldura acumulându-se în perete și fiind cedată celuilalt mediu ulterior, schimbătorul este de tip regenerativ. Transferul de căldură are loc întotdeauna, conform principiului al doilea al termodinamicii, de la mediul mai cald la cel mai rece.

Schimbătoarele de căldură se folosesc în procese de încălzire, topire, sublimare, fierbere, vaporizare, condensare, răcire și solidificare.

Ele își găsesc o largă aplicabilitate în instalațiile de încălzire, refrigerare, climatizare, distilare (în industria chimică și petrochimică), în centralele termice, termoficare și ca anexe ale mașinilor termice. Un exemplu foarte cunoscut este radiatorul autovehiculelor, unde fluidul cald (apa de răcire a motorului) transferă o parte din căldura evacuată din motor unui fluid rece (aerul din mediul ambiant).

Schimbătoarele de tip regenerativ, cunoscute și sub numele de recuperatoare intermitente, sunt caracterizate prin faptul că transferul termic de la fluidul cald spre fluidul rece se face prin intermediul unei umpluturi, care este încălzită periodic de fluidul cald, iar apoi cedează căldura primită fluidului rece. Uzual umplutura este din materiale ceramice sau din materiale metalice, de obicei oțel. Curgerea fluidelor este organizată de obicei în contracurent. Cele mai cunoscute schimbătoare de căldură regenerative sunt cele de tip Cowper și preîncălzitoarele rotative ale generatoarelor de abur energetice și ale unor turbine cu gaze.

Figura 5.17. Model transparent al unui schimbător de căldură țeavă în țeavă,

cel mai simplu posibil

5.2. Dimensionarea conductelor.

Pentru dimensionarea conductelor am folosit programul de calcul Coolselector2 oferit de firma DANFOSS și am dimensionat diametrul conductelor la aspirația în compresor, la refularea din compresor și am dimensionat conducta de lichid.

5.2.1. Diametrul conductei la aspirația în compresor

Figura 5.17. Performanțe, date mecanice și fizice a conductei la aspirația în compresor

5.2.2. Diametrul conductei la refularea din compresor.

Figura 5.18. Performanțe, date mecanice și fizice a conductei la refularea în compresor

5.2.3. Diametrul conductei lichidului.

Figura 5.19. Performanțe, date mecanice și fizice a conductei lichidului

CAP. 6 PROIECTAREA UNUI SCHIMBĂTOR DE CĂLDURĂ DIN INSTALAȚIE.

CAP. 7 SCHEMA DE AUTOMATIZARE.

CONCLUZII

ANEXE